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タンパク質電子線結晶構造解析用プログラムシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 09558092
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 生物物理学
研究機関京都大学

研究代表者

木寺 詔紀  京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00186280)

研究分担者 石田 征久  日本電子株式会社, 電子工学機器技術本部, 本部長
光岡 薫  京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60301230)
藤吉 好則  京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80142298)
平井 照久  松下電器産業株式会社, 国際研究所, シニアリサーチアシスタント (10450412)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
8,400千円 (直接経費: 8,400千円)
1999年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1998年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
1997年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
キーワード電子線結晶構造解析 / 電子線回折 / 電子顕微鏡 / ソフトウェアー / バクテリオロドプシン / 原子散乱因子 / 精密化 / タンパク質 / ソフトウエアー
研究概要

膜タンパク質の二次元結晶からの電子線回折による立体構造解析は、膜蛋白質の原子レベルでの構造決定においてX線結晶構造解析と相補的な役割を担う極めて重要な方法である。そのためのプログラムシステムの開発が当研究の目的である。これまでの研究期間において、数々の立体構造を解析する過程で、電子線結晶構造解析のモデリング、精密化の方法論を確立してきた。その成果は、BacteriorhodopsinやAquaporinの高分解能のデータの解析結果として、原子レベルの立体構造モデルとそこに明らかとなったそれら蛋白質の機能発現の機構として集約されている。これらの解析結果において、最も本質的な電子線回折の特徴は、その荷電状態の情報にある。電子線散乱は原子の静電ポテンシャルによって散乱されるため、X線結晶構造解析と異なり、原子の荷電状態に著しく依存した散乱を示す。換言すれば、原子の荷電状態を正しく反映する精密化法、即ち原子の荷電状態を決定する方法論を確立しなければならないことになる。そこで、蛋白質のモデル化合物の各種の荷電状態、溶媒和状態におけるab initio計算を行い、そのFourier変換から荷電状態に促した原子散乱因子を求めるという手続きをとることにした。実際には、結晶中の各分子の荷電状態には分布があるので、それぞれの荷電状態の原子散乱因子の最もよく実験結果を再現する線型結合を最適解とすることとなる。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] Walz,T., Hirai,T., Murata,K., Smith,B.L., Heymann,J.B., Mitsuoka,K., Fujiyoshi,Y., Engel,A.: "Three-Dimensional Structure of Aquaporin 1"Nature. 387. 624-627 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura,Y., Vassylyev,D.G., Miyazawa,A., Kidera,A., Matsushima,M., Mitsuoka,K., Murata,K., Hirai,T., Fujiyoshi,Y.: "Surface of Bacteriorhodopsin Revealed by High-Resolution Electron Crystallography"Nature. 389. 206-211 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kimura,Y., Vassylyev,D.G., Miyazawa,A., Kidera,A., Matsushima,M., Mitsuoka,K., Murata,K., Hirai,T., Fujiyoshi,Y.: "High Resolution Structure of Bacteriorhodopsin Determined by ElectronCrystallography"Photochemistry and Photobiology. 66. 764-767 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitsuoka,K., Hirai,T., Murata,K., Miyazawa,A., Kidera,A., Kimura,Y., Fujiyoshi,Y.: "The Structure of Bacteriorhodopsin at 3.0 A Resolution Based on Electron Crystallography: Implication of the Charge Distribution"J. Mol. Biol.. 286. 861-882 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hirai,T., Murata,K., Mitsuoka,K., Kimura,Y., Fujiyoshi,Y.: "Trehalose Embedding Technique for High-resolution Electron Crystallography"J. Electron Microsc.. 48. 653-658 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitsuoka,K., Murata,K., Walz,T., Hirai,T., Agre,P. Heymann,J.B., Engel,A., Fujiyoshi,Y.: "The Structure of Aquaporin-1 at 4.5 A Resolution Reveals Short a-Helices in the Center of the Monomer"J. Structural Biol.. 128. 34-43 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Walz, T. Hirai, K. Murata, B. L. Smith, J. B. Heymann, K. Mitsuoka, Y. Fujiyoshi, P. Agre, A. Engel: "Three-Dimensional Structure of Aquaporin 1"Nature. 387. 624-627 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Kimura, D. G. Vassylyev, A. Miyazawa, A. Kidera, M. Matsushima, K. Mitsuoka, K. Murata, T. Hirai, Y. Fujiyoshi: "Surface of Bacteriorhodopsin Revealed by High-Resolution Electron Crystallography"Nature. 389. 206-211 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Kimura, D. G. Vassylyev, A. Miyazawa, A. Kidera, M. Matsushima, K. Mitsuoka, K. Murata, T. Hirai, Y. Fujiyoshi: "High Resolution Structure of Bacteriorhodopsin Determined by ElectronCrystallography"Photochemistry and Photobiology. 66. 764-767 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Mitsuoka, T. Hirai, K. Murata, A. Miyazawa, A. Kidera, Y. Kimura, Y. Fujiyoshi: "The Structure of Bacteriorhodopsin at 3.0 A Resolution Based on Electron Crystallography : Implication of the Charge Distribution"J. Mol. Biol.. 286. 861-882 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Hirai, K. Murata, K. Mitsuoka, Y. Kimura, Y. Fujiyoshi: "Trehalose Embedding Technique for High-resolution Electron Crystallography"J. Electron Microsc.. 48. 653-658 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Mitsuoka, K. Murata, T Walz, T. Hirai, P. Agre, J. B. Heymann, A. Engel, Y. Fujiyoshi: "The Structure of Aquaporin-1 at 4.5 A Resolution Reveals Short a-Helices in the Center of the Monomer"J. Structural Biol.. 128. 34-43 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Nakajima,J.Higo,A.Kidera,H.Nakamura: "Free energy landscapes of short peptides by enhanced conformational sampling"J. Mol, Biol.. 296. 197-218 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] I.Schmide-Krey,K.Murata,T.Hirai,K.Mitsuoka,Y.Cheng,R.Morgootem,Y.Fujiyoshi,et al.: "The projection strn-"J. Mol. Biol.. 288. 243-253 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hirai,K.Murata,K.Mitsuoka,Y.Kimura,Y.Fujiyoshi: J. Electron Microscopy. 48・5. 653-658 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Mitsuoka,K.Murata,T.Walz,T.Hirai,P.Agre,J.B.Heymenn,A.Engel,Y.Fujiyoshi: "The Structure of Aquaporin-1 at 4.5-A Resolition Reveals Short α-Helices in the center of the Monomer"J. Soructural Biology. 128. 34-43 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] A.Miyazawa,Y.Fujiyoshi,M.Stowell and N.Uawin: "Nicotinic Acetylcholine Receptor at 4.6 A Resolution : Transrerse Tunnels in the Channel Wall"J. Mol. Biol.. 288. 765-786 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] K.Mitsuoka: "Charge distribution in the refined structure of bacteriorhodopsin based on electron crystallography" J.Mol.Biol.286. 861-882 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kimura: "Membrane surface structure and proton pathway of bacteriorhodopsin analyzed by electron crystallography" Nature. 389. 206-211 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Kimura: "High resolution structure of bacteriorhodopsin determined by electron crystallography" Photochemistry and Photobiology. 66. 407-412 (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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