バイオロジーにおける3D活性サイト科学

• 研究領域: ３Ｄ活性サイト科学
• 研究課題/領域番号: 26105005
• 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: 理工系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐々木 裕次 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30344401)
• 研究分担者: 関口 博史 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主幹研究員 (00401563) ; 柴山 修哉 自治医科大学, 医学部, 教授 (20196439) ; 宮澤 淳夫 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (60247252) ; 久保 泰 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 創薬プロファイリング研究センター, 副研究センター長 (10178030) ; 一柳 光平 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, 特任准教授 (70435618)
• 研究期間 (年度): 2014-07-10 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 111,280千円 (直接経費: 85,600千円、間接経費: 25,680千円); 2018年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2017年度: 20,670千円 (直接経費: 15,900千円、間接経費: 4,770千円); 2016年度: 20,670千円 (直接経費: 15,900千円、間接経費: 4,770千円); 2015年度: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円); 2014年度: 36,790千円 (直接経費: 28,300千円、間接経費: 8,490千円)
• キーワード: 蛍光X線ホログラフィー / X線1分子追跡法 / 標識・無標識法 / タンパク質分子 / 結晶化 / 蛍光Ｘ線ホログラフィー / 価数変化 / Ｘ線1分子計測 / 3次元分子内部動態情報 / Ｘ線1分子追跡法 / バイオテクノロジー / X線 / 局部構造 / 1分子動態情報 / 新規計測手段 / 蛋白質構造動態 / Ｘ線１分子追跡法 / バイオ計測 / 中性子 / 1分子

研究成果の概要

本研究は、バイオ材料に対する２つの方法論、蛍光Ｘ線ホログラフィーとＸ線1分子追跡法を発展させることを目的とした。Ｘ線1分子追跡法では、ジスルフィド結合(S-S)を標的にした分子標識法により金ナノ結晶標識を実現し、3次元分子動態計測をマイクロ秒時分割で成功させ、膜タンパク質分子の新規動態計測に成功した。また、無標識による全く新しい動態計測法を提案した。蛍光Ｘ線ホログラフィーでは、ヘモグロビンやミオグロビンを通してタンパク質分子の重元素周囲３Dサイト構造決定に、世界で初めて蛍光Ｘ線ホログラフィーを適応し実測した。最終目標である光合成主要蛋白質群 PSIIの基礎データもすべて測定できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生命科学の分野に日本発の２つの新しい計測手法を確立させることができた。それらの新計測方法で、今まで得られなかった注目元素の価数評価や3次元レベルの分子内部動態評価が可能になった。これらを軸に新しいタンパク質科学を発展させていく。

研究成果

• [国際共同研究] SOLEIL(フランス)
• [雑誌論文] Diffracted X-ray blinking tracks single protein motions (2018)
  • 著者名/発表者名: Sekiguchi, H., Kuramochi, M., Ikesaki, K., Okamura, Y., Yoshimura, K., Matsubara, K., Chang, J. W., Ohta, N., Kubo, T., Mio, K., Suzuki, Y., Chavas, L. M., & Sasaki, Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 1709-1709
  • DOI: 10.1038/s41598-018-35468-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] X-ray observations of single bio-supramolecular photochirogenesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Chang Jaewon、Nishijima Masaki、Sekiguchi Hiroshi、Ichiyanagi Kohei、Kuramochi Masahiro、Inoue Yoshihisa、Sasaki Yuji C.
  • 雑誌名: Biophysical Chemistry 巻: 242 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1016/j.bpc.2018.07.003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] DNA-binding induced conformational change of c-Myb R2R3 analyzed using diffracted X-ray tracking (2018)
  • 著者名/発表者名: Hosoe Yuhi、Inaba Satomi、Sekiguchi Hiroshi、Sasaki Yuji C.、Oda Masayuki
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 503 号: 1 ページ: 338-343
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.06.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Progressing of 3D Protein Structure and Dynamics Measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Ayana Sato-Tomita, Hiroshi Sekiguchi, Yuji C. Sasaki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 号: 6 ページ: 061015-061015
  • DOI: 10.7566/jpsj.87.061015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Time-Resolved Measurement of the ATP-Dependent Motion of the Group II Chaperonin by Diffracted Electron Tracking (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoki Ogawa, Yohei Y. Yamamoto, Keisuke Abe, Hiroshi Sekiguchi, Yuji Y. Sasaki, Akira Ishikawa, Judith Frydman, Masafumi Yohda
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 19 号: 4 ページ: 950-950
  • DOI: 10.3390/ijms19040950
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nanoscale Dynamics of Protein Assembly Networks in Supersaturated Solutions (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Y.、Sekiguchi H.、Wong C. Jae、Nishijima M.、Ikezaki K.、Hamada D.、Goto Y.、Sasaki Y. C.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 13883-13883
  • DOI: 10.1038/s41598-017-14022-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First observation of metal ion-induced structural fluctuations of α-helical peptides by using diffracted X-ray tracking (2017)
  • 著者名/発表者名: Usui Daiki、Inaba Satomi、Sekiguchi Hiroshi、Sasaki Yuji C.、Tanaka Toshiki、Oda Masayuki
  • 雑誌名: Biophysical Chemistry 巻: 228 ページ: 81-86
  • DOI: 10.1016/j.bpc.2017.07.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Asymmetry in the function and dynamics of the cytosolic group II chaperonin CCT/TRiC (2017)
  • 著者名/発表者名: Yohei Y. YAMAMOTO, Yuko UNO, Eiryo SHA, Kentaro IKEGAMI, Noriyuki ISHII, Naoshi DOHMAE, Hiroshi SEKIGUCHI, Yuji C. SASAKI, Masafumi YOHDA
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 12(5) 号: 5 ページ: 0176054-0176054
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0176054
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of an X-ray fluorescence holographic measurement system for protein crystals” (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Sato-Tomita, N. Shibayama, N. Happo, K. Kimura, T. Okabe, T. Matsushita, S.-Y. Park, Y. C. Sasaki, K. Hayashi, ,
  • 雑誌名: Rev. Sci. Inst. 巻: 87 号: 6 ページ: 063707-063707
  • DOI: 10.1063/1.4953453
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Time-resolved X-ray tracking of expansion and compression dynamics in supersaturating ion-networks (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsushita, H. Sekiguchi, N. Ohta, K. Ichiyanagi, K. Ikezaki, Y. Goto, Y. C. Sasaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 17647-17647
  • DOI: 10.1038/srep17647
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cooling dynamics of self-assembled monolayer coating for integrated gold nanocrystals on a glass substrate (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ichiyanagi, H. Sekiguchi, T. Sato, S. Nozawa, A. Tomita, M. Hoshino, S. Adachi and Y. C. Sasaki
  • 雑誌名: J. Synchrotron Rad. 巻: 22 号: 1 ページ: 29
  • DOI: 10.1107/s1600577514019730
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/0dfc79a3-a246-4555-8cfe-21c102b5da47
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Single Molecular Motions of MHC Class II Rely on Bound Peptides (2015)
  • 著者名/発表者名: Haruo Kozono, Yufuku Matsushita, Naoki Ogawa, Yuko Kozono, Toshihiro Miyabe, Hiroshi Sekiguchi, Kouhei Ichiyanagi, Noriaki Okimoto Makoto Taiji, Osami Kanagawa, and Yuji C Sasaki
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 108 号: 2 ページ: 350-359
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2014.12.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Rotational Brownian Motion of TRPV1 Channel Observed by Synchrotron Diffracted X-Ray Tracking and Laboratory X-Ray Blinking Analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Mio et al.
  • 学会等名: Biophysical Society
  • 国際学会
• [学会発表] Novel In Vivo Observations of Single Protein Motions Using Laboratory X-Ray Source (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. C. SASAKI et al.
  • 学会等名: Biophysical Society
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Advanced Diffracted X-Ray Tracking for Single Molecule Intra-Dynamics with Low Dose and Wide Angular Dynamic Range (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Sekiguchi et al.
  • 学会等名: Biophysical Society
  • 国際学会
• [学会発表] Functional Analysis of Antifreeze Proteins for Cold Tolerance Behavior and X-Ray Single Molecule Observations in C-elegans (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Kuramochi et al.
  • 学会等名: Biophysical Society
  • 国際学会
• [学会発表] In Vivo X-Ray Monitoring of Dynamics between Interleukin 2 and Interleukin 15 on NK Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: J. Chang et al.
  • 学会等名: Biophysical Society
  • 国際学会
• [学会発表] X-RAY FLUORESCENCE HOLOGRAPHY FOR PROTEINS: APPLICATION TO HEMOGLOBIN AND MYOGLOBIN (2017)
  • 著者名/発表者名: Ayana Sato-Tomita, Naohisa Happo, Sam-Yong Park, Koichi Hayashi, Yuji C. Sasaki and Naoya Shibayama
  • 学会等名: Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: ニューオリンズ（米国）
  • 年月日: 2017-02-11
  • 国際学会
• [図書] 3D Local Structure and Functionality Design of Materials (2018)
  • 著者名/発表者名: Daimon Hiroshi、Sasaki Yuji C
  • 総ページ数: 220
  • 出版者: World Scientific Publishing Co Ltd.
• [図書] 機能構造科学入門 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大門寛・佐々木裕次
  • 総ページ数: 166
  • 出版者: 丸善
• [産業財産権] 運動計測装置 (2016)
  • 発明者名: 佐々木裕次
  • 権利者名: 佐々木裕次
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-226495
  • 出願年月日: 2016-11-22