蛋白質による脂質膜変形の時分割Ｘ線小角散乱

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24657078
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 清水 伸隆 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (20450934)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川崎 政人 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (00342600) ; 五十嵐 教之 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (80300672)
• Keywords: X線溶液散乱 / 時分割測定 / GUV / 脂質膜変形

Research Abstract

H25年度は、GUVと脂質膜変形を起こすBARドメインとの相互作用に関して、前年度に評価した静的な測定条件、実験条件を基に、ストップトフロー装置を用いた時間分解測定を実施した。
まず、昨年度から利用予定であったBARドメイン含有タンパク質Arfaptinの精製と試料調整に問題があり、Arfaptin単体のX線溶液散乱測定時に溶液中のタンパク質分子の凝集が観測された。これを取り除くための精製条件の見直し、溶液条件の精査を実施したが解消する事ができなかった。そこでArfaptinを諦め別のBARドメイン含有タンパク質FBP17とCIP4のF-BARドメインの発現系を構築し、両タンパク質を生成した。蛍光顕微鏡下でGUVにFBP17のF-BARドメインを添加したところ、顕微鏡視野下でGUVのチューブ化が確認された。また、X線溶液散乱でもF-BARドメイン単体に問題は無かった。そこで、両者を瞬時に攪拌後からのGUVの構造変化を観測するために、前年度に整備したストップトフロー装置を用いて時分割X線溶液散乱測定を実施した。測定はフォトンファクトリーのBL-6Aで実施し、波長1.5Å、カメラ長約1mとした。また、高速攪拌後の不感時間を0.1秒として、0.1秒露光で0.2秒の露光間隔、1秒露光で1.1秒の露光間隔、10秒露光で10.1秒の露光間隔などの条件で30～100枚の測定を実施して解析を行った。F-BARドメインに放射線損傷が観測されたため、バックグラウンドとして差し引くためには本測定と同様の条件でGUV非存在下で測定し、放射線損傷を同じ露光条件で評価する必要があった。そこで、水とF-BARドメインを含む溶液でストップトフロー装置による時分割測定を行ったうえで、GUVとF-BARドメインによる時分割測定を実施し、同じ露光時間帯の散乱強度データ同士を差し引くことで、GUVの変化を抽出した。その結果、散乱ベクトルQ～1.0（nm-1）付近のピーク形状が変化する様子を観測した。

Research Products

• [Journal Article] Structure of liposome encapsulating proteins characterized by X-ray scattering and shell-modeling (2013)
  • Author(s): Hirai, M., Kimura, R., Takeuchi, K., Hagiwara, Y., Kawai-Hirai, R., Ohta, N., Igarashi, N. and Shimizu, N
  • Journal Title: Journal of Synchrotron Radiation Volume: 20 Pages: 869-874
  • DOI: 10.1107/S0909049513020827
  • Peer Reviewed
• [Presentation] PF BL-15A：高輝度 XAFS/XRF/SAXS ビームライン (2014)
  • Author(s): 五十嵐教之、小山篤、森丈晴、上條亜衣、西條慎也、大田浩正、仁谷浩明、丹羽尉博、阿部 仁、清水伸隆
  • Organizer: 第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島国際会議場
  • Year and Date: 20140111-20140113
• [Presentation] Refurbishment of SAXS beamlines at Photon Factory (2013)
  • Author(s): Nobutaka Shimizu
  • Organizer: 第51回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 20131028-20131030
• [Presentation] Improvement and Upgrade Plan of Small-Angle X-ray Scattering Beamlines at Photon Factory (2013)
  • Author(s): Shimizu, N., Mori, T., Ohta, H., Nagatani, Y., Saijyo, S., Kamijyo, A., Kosuge, T. and Igarashi, N.
  • Organizer: 11th International Conference on Biology and Synchrotron Radiation
  • Place of Presentation: Grand Elysee Hotel Hamburg, Germany
  • Year and Date: 20130908-20130911
• [Presentation] BL-15A: Semi-microbeam XAFS/XRF and High-brilliance SAXS beamline at Photon Factory (2013)
  • Author(s): Igarashi, N., Koyama, A., Mori, T., Ohta, H., Kamijo, A., Saijyo, S., Niwa, Y., Nitani, H., Abe, H. and Shimizu, N.
  • Organizer: 11th International Conference on Biology and Synchrotron Radiation
  • Place of Presentation: Grand Elysee Hotel Hamburg, Germany
  • Year and Date: 20130908-20130911