| 研究領域 | 高速分子動画法によるタンパク質非平衡状態構造解析と分子制御への応用 |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
19H05780
|
|---|
| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 審査区分 |
複合領域
|
|---|
| 研究機関 | 鳥取大学 |
|---|
研究代表者 |
永野 真吾 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (60286440)
|
|---|
| 研究分担者 |
中津 亨 和歌山県立医科大学, 薬学部, 教授 (50293949)
溝端 栄一 大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (90571183)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
134,290千円 (直接経費: 103,300千円、間接経費: 30,990千円)
2023年度: 23,920千円 (直接経費: 18,400千円、間接経費: 5,520千円)
2022年度: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円)
2021年度: 25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
2020年度: 25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
2019年度: 35,490千円 (直接経費: 27,300千円、間接経費: 8,190千円)
|
|---|
| キーワード | 高速分子動画 / ディールスアルダー反応 / 発光タンパク質 / Rubisco / 2-オキソグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼ / RuBisCO / 酵素反応メカニズム / X線自由電子レーザー / 分子動画 / 酵素 / 結晶構造解析 / 反応メカニズム / 結晶構造 / 酵素反応 / メカニズム / XFEL / 微結晶 / 時分割X線結晶構造解析 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
酵素が機能する仕組みを明らかにするためには、その反応が起こりつつある非平衡状態の反応場の構造を高い空間・時間分解能で解析することが必須である。本研究では、研究代表者と分担者らがすでに結晶構造を決定した分子内ディールスアルダー環化反応を行う酵素，光合成炭酸固定の鍵酵素Rubisco，および発光タンパク質イクオリンを対象に、南後班で開発する温度ジャンプ法や二液混合法など光トリガーに依存しない手法、および清中班と共同で開発する光作動性を付与したケージド基質を用いる手法を駆使して酵素反応を同期的に進行させ、酵素が基質を巧みに操り化学反応を進める過程を、高い時間・空間分解能で解析する。
|
| 研究成果の概要 |
酵素やタンパク質の反応過程を動画として可視化することを目標に，様々なターゲットを対象として研究を進めた。ディールスアルダー反応を行う酵素Phm7, Fsa2の立体選択的な反応機構を説明できる基質結合様式を分子シミュレーションから提案し，その正確さを生成物メチル化体結合型の結晶構造で確認した。また，イクオリンの発光を誘起するCa2+が結合する順序と位置を明らかにすることができた。さらに，活性型Rubiscoにリガンドが結合していない構造を決定し，これまで知られていたオープン型，クローズド型のいずれとも異なる構造であることを示した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
分子シミュレーションでは推定が困難なタンパク質・酵素の構造変化を実験的に捉えることは生命科学において今後ますます重要性を増す。本研究では，目標とした酵素反応の過程を可視化するには至らなかったものの，そのゴールに向けて乗り越えるべき課題，例えば試料調製やビームラインでの試料の取り扱い，時分割構造解析のデータ測定などを明らかにし，それらのいくつかについて乗り越えることができた。本研究で得られた技術と経験が今後のXFELを用いた時分割構造解析に向けた確かな礎となるであろう。
|
