2014 Fiscal Year Annual Research Report
植物環境感覚を支える機能性分子・粒子のＸ線構造解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Environmental sensing of plants: Signal perception, processing and cellular responses |
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| Project/Area Number |
25120725
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
中迫 雅由 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30227764)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 青色光受容蛋白質 / フォトトロピン / Ｘ線小角散乱 / Ｘ線回折イメージング / 葉緑体 / 核内ＤＮＡ / 位相回復 / Ｘ線自由電子レーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．植物光受容蛋白質の構造解析
シロイヌナズナphot2のLOV2-linker-Kinase fragment (L2LK) についてＸ線小角散乱実験を行い、青色光が誘起するLOV2内のアミノ酸残基レベルでの構造変化をlinker領域が増幅伝達してLOV2とKinaseの位置関係に変化が生じると推測した。現在、At phot2全長とAt phot1のL2LKについても同様の実施し、光受容に伴う立体構造変化を推定している。特に、phot1のL2LKについては、linker領域の変異体を作成し、光誘起構造変化への影響を検討し、青色光依存的な酵素分解との対応が取れるモデルを提案した。
２．生体粒子のコヒーレントＸ線回折イメージング実験
クライオ試料固定照射装置を用いたSACLAにおける実験の高度化・標準化により、1-10 Hzのレートでシングルショット回折パターンの取得が可能となった。現在、500 nmの小角分解能を実現し、1200 nmを超えるサイズの粒子の電子密度像回復を行っている。これに関連して、装置制御及びデータ処理ソフトウェアを構築し、解析理論の充実を図った。特に、検出器の飽和で小角散乱領域が欠損した回折パターンの像回復法、回復電子密度の確からしさを評価する方法、散乱断面積の小さな生物試料に金属ナノ材料を混在させて信号を増強する方法、画像超空間で位相回復像を分類する方法について理論的な検討行い、ソフトウェアを構築した。
短時間に膨大な回折パターンが収集可能なSACLAの優位性を活かし、シゾン葉緑体、酵母核などの生体粒子について、低温CXDI実験を実施した。十分な強度で記録された回折パターンでは30-50 nm程度の分解能で投影電子密度図を再構成できるようになった。さらに、酵母核については間期と分裂期の投影構造を200枚以上取得して、三次元再構成の可能性を検討した。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Single-shot 3D structure determination of nanocrystals with femtosecond X-ray free electron laser pulses2014
Author(s)
Xu,. Jiang, Song, Rodriguez, Huang, Chen, Nam, Park, G-Jones, Kim, Kim, Suzuki, Takayama, Oroguchi, Takahashi, Fan, Zou, Hatsui, Inubushi, Kameshima, Yonekura, Tono, Togashi, Sato, Yamamoto, Nakasako, Yabashi, Ishikawa and Miao
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 10
Pages: 5061-5069
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Cryogenic coherent X-ray diffraction imaging of biological particles at SACLA2014
Author(s)
Yuki Takayama, Masayoshi Nakasako, Tomotaka Oroguchi, Yuki Sekiguchi,Masaki Yamamoto, Koji Yonekura, Yukio Takahashi, Akihiro Suzuki,Sachihiro Matsunaga, Yayoi Tsujimoto-Inui
Organizer
23rd Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography
Place of Presentation
Montréal, Québec, Canada
Year and Date
2014-08-07 – 2014-08-07
Invited
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