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膜蛋白質の構造決定因子の解明と結晶化技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 01304061
研究種目

総合研究(A)

配分区分補助金
研究分野 生体物性学
研究機関理化学研究所

研究代表者

神田 勉 (神山 勉)  理化学研究所, 生物物理学研究室, 研究員 (30170210)

研究分担者 三木 邦夫  東京工業大学, 資源化学研究所, 助教授 (10116105)
白木原 康雄  兵庫教育大学, 自然系物理, 助教授 (20150287)
岩佐 達郎  姫路工業大学, 理学部, 助教授 (00133926)
富岡 明宏 (冨岡 明宏)  東京大学, 工学部, 助手 (10211400)
楠見 明弘  東京大学, 教養部, 助教授 (50169992)
研究期間 (年度) 1989 – 1990
研究課題ステータス 完了 (1990年度)
配分額 *注記
10,800千円 (直接経費: 10,800千円)
1990年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
1989年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
キーワード膜蛋白質 / バクテリオロドプシン / チトクロ-ム酸化酵素 / H^+ーATPase / 結晶化 / 蛋白質結晶学 / 光合成反応中心 / 界面活性剤 / 光反応中心 / F1ーATPase / べん毛モ-タ- / 生体膜 / 蛋白質の結晶化 / ロドプシン・ファミリ- / H^+-ATPase / Ca^<++>結合膜蛋白質 / 遺伝子組換え蛋白質
研究概要

蛋白質結晶構造解析において現在ボトル・ネックになっているのは、蛋白質の結晶化のプロセスである。特に膜蛋白質については、良質の3次元結晶を得ることは極めて難しい。当研究課題においては、膜蛋白質など疎水性蛋白質ま結晶化法の確立を目指して、「蛋白質安定性に及ぼす諸要因の把握」、および「結晶化条件の精密化」をテ-マに研究を進めた。研究対象としては、光合成関連蛋白質、チトクロ-ム酸化酵素、H^+ーATPase、Ca|^<++>結合膜蛋白質、バクテリオロドプシン、ロドプシン、ファミリ-、神経伝達物質受容体、べん毛モ-タ-などの膜蛋白質、アクチンやRecAなどのフィラメント状の集合体を形成する蛋白質を取り上げた。
当研究班は生物物理学を専門とする若い研究者を中心に組織され、研究代表者を始め半数以上が結晶構造解析には素人であった。班活動の重点は、個々の蛋白質の結晶化において経験した困難を議論し、互いに啓豪し、あるいは励まし合うこととし、班員以外の方々の協力も得て班会議('90年5月: 東京)および公開研究会('90年1月:和光市、'91年1月: 姫路)を開催した。日本における蛋白質結晶学はあまり盛んでないと考えていたが、大盛況であった。考えを改めねばならない。今まで、潜在的な研究者の数を正確に把握していなかったに過ぎない。ともかく、この分野は大いに発展するであろうと確信できた。
膜蛋白質の結晶化法に関する議論では、蛋白質溶解度の温度依存在を利用する方法、2種類の界面活性剤を組み合わせて用いる方法、蛋白質を局所的に濃縮する方法が報告された。また、界面活性剤の選定、蛋白質の純度の影響、重力の影響、蛋白質の酸化の問題など、様々な角度から結晶化のための注意事項が議論された。結晶成長過程のビデオ撮影による観察の有効性も報告された。

報告書

(3件)
  • 1990 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1989 実績報告書
  • 研究成果

    (55件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (55件)

  • [文献書誌] NasudaーKouyama,A.,Fukuda,K., and Kouyama,T.: "Effect of a lightーinduced pH gradient on purple ーtoーblue and purpleーtoーred transitions of bacterioーrhodopsin." Biochemistry. 29. 6778-6788 (1990)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shirakihara.Y.,Yohda,M.,Kagawa,Y.,Yoshida,M., and Yokoyama,Y.: "Purification by dyeーligand chromatography and a crystallization study of F1ーATPase and its major subunits,α and β,from a thermophilic bacterium,PS3." J.Biochem.

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshikawa.S.,ShinzawaーIto,K,Tukihara,T.,Abe,T.,and Caughey,W.S.: "Crystallizantion of beef heart cytochrome C oxidase" J.Cryst.Growth.

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] kawiya.N.,Shiro,Y.,Iwata,T.,Iizuka,T.,and Iwasaki,H.: "Heme environmental structure of a novel artificial myglobin with closed heme pocket:siteーspecific chemical modification producing distal Nーtetrazolylhistidine E7 by cyanogen bromide and azide ion." J.Am.Chem.Soc.

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Magariyama,Y.,Yamaguchi,S.,and Aizawa,S.,: "Genetic and behavioral analysis of flagellar switch mutants of Salmonella typhimurium." J.Bacteriol.172. 4359-4369 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsuda,M.,and Tsuda,T.: "Two distinct light regulated Gーproteins in octopus photoreceptors." Biochim.Biophys.Acta. 1052. 204-210 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 池上 明: "学会出版センタ-" 生命科学の基礎6:生体膜の分子素子・分子機械, 341 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 三木 邦夫: "東京化学同人" 新生化学実験構座第1巻, 20 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nasuda-Kouyama, A., Fukuda, K., and Kouyama.: "Effect of a light-induced pH gradient on purple-to-blue and purple-to-red transitions of bacteriorhodopsin." Biochemistry. 29,. 6778-6788 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shirakihara, S., Tohda, M., Kagawa, Y., Yoshida, M., and Yokoyama, Y.: "Purification by dye-ligand chromatography and a crystallization study of F1-ATPase and its major subunits, alpha and beta, from a thermophilic bacterium, PS3." J. Biochem.

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshikawa, S., Shinzawa-Ito, K., Tukihara, T., Abe, T., and Caughy, W. S.: "Crystallization of beef heart cytochrome C oxidase." J. Crysr. Growth.

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kamiya, N., Shiro, Y., Iwata, T., Iizuka, T., and Iwakaki, H.: "Heme environmental structure of a novel artificial myoglobin with closed heme pocket : Site-specific chemical modification producing destal N-tetrazolyl-histidine E7 by cyanogen bromide and aide ion." J. Am. Chem. Soc.

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    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Magariyama, Y., Yamaguchi, S., and Aizawa, S.: "Genetic and behavioral analysis of flagellar switch mutants of Salmonella typhimurium." J. Bacteriol.,. 172,. 4359-4369 (1990)

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    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tsuda, M., and Tsuda, T.: "Two distinct light regulated G-proteins in octopus photoreceptors." Biochim. Biophys. Acta,. 1052,. 204-210 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yanagihara, Y., Suwa, M., and Mitaku.: "A theoretical method for distinguishing between soluble and membrane proteins." Biophys. Chem.34. 69-77 (1989)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tokunaga, F., Iwasa, T., Miyagisi, M., Kayabe, S.: "Cloning of cDNA and amino acid sequence of one of chicken cone visual pigments." Biophys. Res. Commun.173,. 1212-12117 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Miki, K., Ezoe, T., Masui, A., Yoshisaka, T., Mimuro, M., Fujiwara-Arasaki, T., and Kasai, N.: "Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of C-phycocyanin from a red alga." J. Biochem. 108. 646-649 (1990)

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      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tomioka, A., Ribi, H. O., Tokunaga, M., Frruno, T., Sasabe, H., Miyano, K., and Wakabayashi, T.: "Structural abnalysis of muscle thin filament." Advances in Biophys.

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    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kusumi, A., Tsuji, A., Murata, M., Sako, Y., Yoshizawa, A. C., Kagiwada, S., Hahakawa, T., and Ohnishi, S.: "Development of a s streak camera-based time-resolved microscope fluorimeter and its application to the studies of membrane fusion in single cells." Biochemistry.

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    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] NasudaーKouyama,A.,Fukuda,K.,and Kouyama,T.: "Effect of a lightーinduced pH gradient on purpleーtoーblue and purpleーtoーred transitions of bacterioーrhodpsin." Biochemistry. 29. 6778-6788 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Shirakihara,Y.,Yohda,M.,Kagawa,Y.,Yoshida,M.,and Yokoyama,Y.: "Purification by dyeーligand chromatography and a crystallization study of F1ーATPase and its major subunits,α and β,from a thermophilic bacterium,PS3." J.Biochem.

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshikawa,S.,ShinzawaーIto,K.,Tukihara,T.,Abe,T.,and Caughey,W.S.: "Crystallization of beef heart cytochrome C oxidase" J.Cryst.Growth.

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Kamiya,N.,Shiro,Y.,Iwata,T.,Iizuka,T.,and Iwasaki,H.: "Heme environmental structure of a novel artificial myoglobin with closed heme pocket: siteーspecific chemical modification producing distal Nーtetrazolylhistidine E7 by cyanogen bromide and azide ion." J.Am.Chem.Soc.

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Magariyama,Y.,Yamaguchi,S.,and Aizawa,S.: "Genetic and behavioral analysis of flagellar switch mutants of Salmonella typhimurium." J.Bacteriol.172. 4359-4369 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Tsuda,M.,and Tsuda,T.: "Two distinct light regulated Gーproteins in octopus photoreceptors." Biochim.Biophys.Acta. 1052. 204-210 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] 池上 明: "生命科学の基礎6:生体膜の分子素子・分子機械" 学会出版センタ-, 341 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] 三木 邦夫: "新生化学実験講座第1巻" 東京化学同人, 20 (1990)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Kouyama,T.,Kinosita,K.,Jr.,Ikegami,A.: "Correlation between internal motion and emission kinetics of tryptophan residues in proteins." Eur.J.Biochem.182. 517-521 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Kouyama,T.,Nasuda-kouyama,A.: "Turnover rate of the proton pumping cycle of bacterorhodopsin:pH and light-intensity dependences." Biochemistry.28. 5963-5970 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Suzuki,S.,Kawato,S.,Kouyama,T.,Kinoshita,K.,Ikegami,A.,Kawakita,M.: "Independent flexible motion of submolecular domains of the Ca^<2+>,Mg^<2+>-ATPase of sarcoplasmic reticulum measured by timeresolved fluorescence depolarization of site-specificially attched probes." Biochemistry.28. 7734-7740 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Fukuda,K.,Ikegami,A.,Nasuda-Kouyama,A.,Kouyama,T.: "Effect of partial delipidation of purple membrane on the photodynamics of bacteriorhodopsin." Biochemistry.

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Nasuda-Kouyama,A.,Fukuda,K.,Iio,T.,Kouyama,T.: "Effect of a light-induced pH gradient on purple-to-blue and purple-to-red transitions of bacteriorhodopsin." Biochemistry.

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Akihiro Tomioka: "Structural Analysis of Muscle Thin Filament" Advances in Biophysics. 27. (1990)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Akihiro TOMIOKA: "Structure of Muscle Thin Filament in the Active State:Shape of “Polymeric"Actin" Journal of Molecular Biology.

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Ikawa,S.,Kamiya,N.,and Shibata,T.: "Defective Homologous Pairing and Proficient Processive Unwinding by the recA430 Mutant Protein and Intermediate ofHomologous Pairing by recA Protein." Journal of Biological Chemistry. 264. 21167-21176 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] A.Kusumi: "Liposomes that can be disintegrated by photoirradiation" Chem.Lett.433-436 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] W.K.Subczynski: "Oxygen permeability of phosphatidylcholine-cholesterol membranes" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.86. 4474-4478 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] M.Pasenkiewicz-Gierula: "Rotational diffusion of a steroid molecule in phosphatidylcholine cholesterol membranes:fluid phase micro-immiscibility in unsaturated-phosphatidylcholine-cholesterol membranes" Biochemistry. (1990)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] A.Kusumi: "Development of time-resolved microfluorimetry and its application to studies of cellular membranes" SPIE Proc.in press. 1204. (1990)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] C.J.Jones.H.Okino R.M.Macnab.S.Aizawa.: "Stoichiometnic Analysis of the Flagellar Hook-(Basal-Body)Complex of S.typhimurium" J.Mol.Biol.211. (1990)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Shirakihara: "Improved Preparations of Major Subunits of β and α of F1-ATPase from a Thermophilic Bacterium,and Spherulytes Formation in Crystallization Experiment Using Them" J.Biochem.

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] J.Tokunaga,T.Iwasa,M.Takao,S.Sato,and T.Takeuchi: "Preparation and Properties of Monoclonal Antibodies against Bovine Rholopsin" Zoological Science. 6. 167-171 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] F.Tokunaga and T.Iwasa: "Human Color Pigment Gene" Seibutu-Buturi. 29. 311-315 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Morikuni Yanagihara,Makiko Suwa and Shigeki Mitaku: "A Theoretical Method for Distinguishing between Soluble and Membrane Proteins" Biophys.Chem.34. 69-77 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Shigeki Mitaku,Kazuya Ikuta,Hiroyasu Itoh Ryoichi Kataoda,Mami Naka,Naki Yamada and Makiko Suwa: "Denaturation of Bacteriorhodopsin by Organic Solvents" Biophys.Chem.30. 69-70 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Tsuda,M.,Tsuda,T.Hirata,H.: "Cyclic mucleotides and GTP analoques stimutate light-induced phosphorylation of octopus rhodopsin" FEBS Letters. 257. 38-40 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Bagley,K.Eisenstein,L Ebrey,T.Tsuda,M.: "A comparative Study of the Intrared difference Spectra for Octopus and bovine rhodopsin and their bathorhodopsin photointermediates" Biochemistry. 28. 3366-3373 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshikawa,S.,Shinzawa,K.,Tsukihara,T.,Abe,T.,W.S.Caughey.: "Crystallization of Beef Heart Cytochrome c Oxidase" J.Cryst.Growth.(1990)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 吉川信也: "チトクロム酸化酵素の結晶化" 生物物理. 29. 256-259 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 三木邦夫、J.Deisenhofer、H.Michel: "紅色光合成細菌の反応中心複合体の立体構造" 蛋白質・核酸・酵素. 34. 726-740 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 三木邦夫、原田茂春: "蒸気拡散法によるタンパク質の結晶化-その特徴、結晶化用器具などについて" 日本結晶学会誌. 31. 256-260 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 三木邦夫、佐野千明、三井幸雄(松崎通生、中島暉躬編): "新基礎生化学実験法、第5巻「高次構造・状態分析」(3.8節×線解析のための結晶化を分担執筆)" 丸善, 350 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 三木邦夫(生物物理学会誌): "生命科学の基礎6「生体膜の分子素子・分子機械」(II・2節 光合成膜の反応中心複合体)" 学会出版センタ-, (1990)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 木下一彦、神山勉、池上明: "新基礎生化学実験法「高次構造・状態分析」-蛍光・蛍光偏光-" 丸善 編者;中島暉躬、野本明男、松橋通生、三浦護一郎、村松正実, 16 (69-84) (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 神山勉、木下一彦: "分光技術ハンドブック「分光測定基礎技術」" 朝倉書店, 7

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書

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公開日: 1989-04-01   更新日: 2016-04-21  

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