Ab initio法によるタンパク質X線結晶構造解析の迅速化

• 研究課題/領域番号: 11169230
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 塩野 正明 九州大学, 大学院・理学研究院, 助手 (80235499)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円); 2000年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 1999年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: X線結晶構造解析 / 電子密度改善法 / Ab initio法 / 蛋白質 / タンパク質 / Density Modification法

研究概要

本研究の目的は、タンパク質結晶の高分解能X線回折データに適用出来るab initio構造決定プログラムの開発である。そのために、申請者が開発したプログラム・LODEMの改良を行い、Protein Data Bankに実測データが公表されているタンパク質で分解能が1.2Åを越える19個を抜粋してLODEMによるテスト計算を行ってみた。その結果、Fe等の金属が含まれ,独立な原子数が1000(分子量約14kDa)以下であれば、構造はLODEMのdefault runにより、ほぼ自動的に解けることが判明した。また、Patterson関数における自動ピークサーチを導入し、分子量25kDaの金属蛋白質の構造決定に成功した。研究開始直後は最小関数法の利用を考えていたが、分子量の大きなものにはあまり有効では無いことが判明した。金属を含まないタンパク質では、887個の原子からなるcalponin homology domain(1BKR)等の構造決定に成功している。また、従来の直接法では解きにくい構造未知のpolypeptideも本研究により開発したプログラムにより解けている。
また、本研究に関連した成果として、準結晶のab initio構造決定に初めて成功したことを挙げておくべきだろう。本研究で用いた方法を高次元空間における電子密度を扱えるように拡張し、未知の構造を持つicosahedral-ZnMgHoの原子占有領域の位置と形状を決定することに成功した。これにより、3次元空間でのHoの位置をほぼ特定出来た。

研究成果

• [文献書誌] M.Doi et al.: "N-[3-(Cytosin-1-yl)propionyl]-L-isoleucine, a heavily hydratied structure with four cytosine-isoleucine hybrids in the asymmetric unit,"Acta Crystallographica. C55. 1865-1867 (1999)
• [文献書誌] M.Doi et al.: "Unique sodium-caged structure of a potent endothelin inhibitor : crystal structure of BQ123 sodium salt, cyclo (D-Trp-D-Asp-Pro-D-Val-Leu-).Na+."Chemical Communications. 743-744 (2000)
• [文献書誌] N.Matsugaki et al.: "Ab initio structure determinations by direct space methods : tests of low-density elimination."Acta Crystallographica. D57. 95-100 (2001)
• [文献書誌] H.Takakura et al.: "Ab initio structure determination of icosahedral Zn-Mg-Ho quasicrystals by density modification method."Physical Review Letters. 86. 236-239 (2001)
• [文献書誌] Mitsunobu Doi: "N-[3-(Cytosin-L-yl)propionyl]-L-isoleucine,a heavily hydrated Structure with four cytosine-isoleucine hybrids in the asymmetric unit"Acta Crystallographica. C55. 1865-1867 (1999)