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低温X線結晶構造解析によるタンパク質のガラス転移に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 09044076
研究種目

国際学術研究

配分区分補助金
応募区分共同研究
研究分野 生物物理学
研究機関京都大学

研究代表者

郷 信広  京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50011549)

研究分担者 PARAK Fritz  ミュンヘン工科大学, 物理学科, 教授
木寺 詔紀  京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00186280)
FRITZ Parak  ミュンヘン工科大学, 物理学科, 教授
研究期間 (年度) 1997 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
1998年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1997年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードタンパク質 / 動力学 / ガラス転移 / 緩和時間 / X線結晶解析 / メスバウアースペクトロスコピー / 基準振動 / コンフォーメショナルサブステート
研究概要

生体内で重要な役割を果たすタンパク質は、その生理活性機能に密接に関わる立体構造のゆらぎを示し、ゆらぎは低温では抑制され、約200K近傍でガラス転移に類似した現象を示し活性を失う。この実験事実はガラス転移点以上で獲得されるゆらぎが生理活性に必須であることを示している。タンパク質のガラス転移は、低温X線結晶構造解析によって、原子レベルでの詳細な情報を得ることができる。
本年度は昨年度の結果に加え、ミュンヘンのParak教授のグループがミオグロビンの200K近傍での低温X線結晶回折データを3つの温度で行い、その結果を京都のグループが理論的解析を行った。その結果を議論するために、6月21日から28日まで、京都から郷、木寺、鄭がミュンヘンに行き議論を行い、その結果に基づいて更に理論解析を進めた。その結果をミュンヘンからParak教授を12月3日から10日日まで招き、京都で議論を行い、Parak教授がその結果を文部省特定領域研究「タンパク質立体構造の構築原理」第5回ワークショップで発表した。
この解析によって得られた結果を要約すると、見かけ(内部運動+外部運動)のゆらぎは結晶の質に依存する大きなゆらぎを持つものの、内部運動が、R^<**>2=aT+bという形で表現され、aの値は調和振動を仮定した基準振動解析による結果とよい一致を示している。bはstaticな結晶中のdisorderによるものであり、内部ゆらぎはその上に調和振動をしている描像で表現されることが分かった。この結果は、X線結晶解析から求まる温度因子は電子密度分布を与えている性質から現れるもので、ガラス転移の存在と矛盾する結果ではなく、ミオグロビンの結晶中でのエネルギー曲面を直接反映したものでることに注意しなければならない。

報告書

(3件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (21件)

  • [文献書誌] G.Basu: "Protein Electron Transfer Reorganization Energy Spectrum from Normal Mode Analysis. 1.Theory" J.Phys.Chem.B102. 2076-2076 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Basu: "Protein Electron Transfer Reorganization Energy Spectrum from Normal Mode Analysis. 2.Application to Ru-Modified Cytochrome c" J.Phys.Chem.B102. 2085-2094 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] O.Miyashita: "Pressure Dependence of Protein Electron Transfer Reactions: Theory and Simulation" J.Phys.Chem.B103. 562-571 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Keppler: "Determination of the photon spectrum of iron in myoglobin using inelastic X-ray scattering of synchrotron radiation." Eur.Biophys.J.25. 221-224 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.C.Lamb: "From metmyoglobin to deoxy myoglobin: relaxations of an intermediate state." Eur.Biophys.J.27. 113-125 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Parak: "Biomolecules: Flucuations and relaxations" Proceeding of The third international symposium on biological physics. in press. (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Basu, et al.: "Protein Electron Transfer Reorganization Energy Spectrum from Normal Mode Analysis.1.Theory" J.Phys.Chem.B102. 2076-2084 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.Basu, et al.: "Protein Electron Transfer Reorganization Energy Spectrum from Normal Mode Analysis.2.Application to Ru-Modifieo Cytochrome c" J.Phys.Chem.B102. 2085-2094 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] O.Miyashita and N.Go: "Pressure Dependence of Protein Electron Transfer Reactions : Theory and Simulation" J.Phys.Chem.B103. 562-571 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Keppler, et al.: "Determination of the photon spectrum of iron in myoglobin using inelastic X-ray scattering of synchrotron radiation." Eur.Biophys.J.25. 221-224 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.C.Lamb, et al.: "From metmyoglobin to deoxy myoglobin : relaxations on an intermediate stte" Eur.Biophys.J.27. 113-125 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Parak, etal.: "Biomolicules : Fluctuations and relaxations" Proceedings of The third international symposium on biological physics. (in press). (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] F.Parak: "Biomolecules:Fluctuations and relaxations" Proceeding of American Physical Society. (in press). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] A.Matsumoto: "Dynamical Properties of Double-Standed DNA by Normal Mode Analysis." Eur.Biophys.J.(in press). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kinoshita: "Structural Motif of Phosphate Binding Site Common to Various Protein Superfamilies: An All-against-all Structural Comparison of Protein-Mononucleiotide Complexes." Protein Eng.1. 11-14 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] D.C.Lamb: "From metmyoglobin to deoxy myoglobin: relaxations of an intermediate state." Eur.Biophys.J.27. 113-125 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] L.Cordone: "biophysics leter: A reduction of protein specific motions in co-ligated myoglobin embedded in a trehalose glass." Eur.Biophys.J.27. 173-176 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ishida: "Canonical molecular dynamics of a protein in water by higu-order decomposition of Liouville oprator." J.Chem.Phys.109. 3276-3284 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] D.Lin: "Normal mode analysis of a double-starnded DNA dodecamer" J.Chem.Phys.107. 3684-3690 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] N.Nakajima: "Flexible docking of a ligand peptide to a receptor protein by multicanocnical molecular dynamics simulation" Chem.Phys.Lett.278. 297-301 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] C.Keppler: "Determination of the phonon spectrum of iron in myoglobin using inelastic X-ray scattering of synchrotron radiation" Eur.Biophys.J.25. 221-224 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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