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2014 Fiscal Year Research-status Report

広帯域共鳴X線溶液散乱法の開発によるタンパク質・生体膜の機能構造の解明

Research Project

Project/Area Number 25440063
Research InstitutionGunma University

Principal Investigator

平井 光博  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (00189820)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsタンパク質 / 折畳み / 共鳴X線散乱 / 吸収端 / 溶液 / 生体膜 / 複合体
Outline of Annual Research Achievements

平成25年度の水銀ラベルをしたリゾチームを用いた実験に引き続き,平成26年度は,Feの吸収端を用いた共鳴X線散乱実験の試料として,ミオグロビンを内包した脂質リポソームの測定を実施した。このリポソーム試料は,脂質成分として細胞膜表面に於いて分子認識や細胞接着などの機能を有する酸性糖脂質であるガングリオシドを含み,そのため,機能性ドラッグデリバリーシステムとして期待できる。薬剤モデルとしてミオグロビンを内包させ,リポソーム内でのそのタンパク質の存在状態を共鳴X線散乱により選択的に決定する目的で作成された。タンパク質内包リポソームのX線構造解析法は,それまでに報告されていなかったが,今年度行った実験と新たな解析法の確立によって,内部構造を含め解析可能である事を見いだしたため,論文として報告できた(J. Phys. Chem. B 2015, 119, 3398-3406, DOI: 10.1021/jp511534u)。Feの吸収端近傍において,入射X線のエネルギーを変化させて散乱データを取得し,散乱パターンのエネルギー依存性(共鳴X線散乱)を観測できた。
吸収端の異常散乱コントラストの変化による散乱パターンの変化の差分解析を行う事で,内包タンパク質の位置の選択的な同定を行う事が可能になると考えている。詳細な解析に関しては現在継続中である。また,十分な統計精度を得る必要が有るため,追試実験を計画している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

吸収端近傍の入射X線のエネルギー変化に伴う溶質分子からの散乱強度変化が小さいため,統計精度,試料調整,解析法を含めたさらなる追試と検討が必要であるが,原理的な可能性に関しては十分確認できている。

Strategy for Future Research Activity

現在使用しているX線は所謂硬X線である。そのため,対象となる元素が金属原子に限られており,それらを多く含むタンパク質をターゲットとせざるを得ない。今年度は,利用している放射光施設でリン原子の吸収端の使用が可能となる予定であるため,脂質膜を中心的な試料として測定可能となる。十分な統計精度での観測か可能になり,共鳴X線散乱法の有効性を実証する予定である。

  • Research Products

    (6 results)

All 2015 2014

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Effect of Protein-Encapsulation on Thermal Structural Stability of Liposome Composed of Glycosphingolipid/Cholesterol/Phospholipid2015

    • Author(s)
      Mitsuhiro Hirai, Shoki Sato, Ryota Kimura, Yoshihiko Hagiwara, Rika Kawai-Hirai, Noboru Ohta, Noriyuki Igarashi, and Nobutaka Shimizu
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B

      Volume: 119 Pages: 3398-3406

    • DOI

      10.1021/jp511534u

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Crowding環境におけるタンパク質の構造、水和、熱安定性2015

    • Author(s)
      平井光博
    • Organizer
      第3回Neutrons in Biology研究会
    • Place of Presentation
      日本原子力研究開発機構・原子力科学研究所
    • Year and Date
      2015-03-30 – 2015-03-31
    • Invited
  • [Presentation] 生体膜とアミロイドbetaタンパク質との相互作用に於ける分子混雑の効果2015

    • Author(s)
      佐藤笙喜,平井光博
    • Organizer
      第3回物構研サイエンスフェスタ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2015-03-17 – 2015-03-18
  • [Presentation] 分子crowding環境下に於けるタンパク質の構造転移と水和2014

    • Author(s)
      平井光博
    • Organizer
      低温研研究集会「生物の低温適応の分子機構(2)」
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2014-12-26 – 2014-12-27
    • Invited
  • [Presentation] Crowding 環境下でのタンパク質構造の熱安定性2014

    • Author(s)
      Mitsuhiro Hirai, Shouki Sato, Masaaki Sugiyama, Noboru Ohota, Lionel Porcar, Anne Martel, Giuseppe Zaccai
    • Organizer
      第52回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [Presentation] 時分割広角 X 線散乱によるラフトモデルリポソームとアミロイドベータタンパク質との相互作用に関する研究2014

    • Author(s)
      Shoki Sato, Mitsuhiro Hirai, Noboru Ohta
    • Organizer
      第52回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-27

URL: 

Published: 2016-05-27  

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