SPring-8における生物マシーナリー研究のためのより効率的な放射光利用法

• 研究課題/領域番号: 11169244
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 特殊法人理化学研究所
• 研究代表者: 神谷 信夫 理化学研究所, 研究技術開発室, 室長(副主任研究員待遇) (60152865)
• 研究分担者: 河本 正秀 (財)高輝度光科学研究センター, 利用促進部門, 研究員 (00300864) ; 引間 孝明 理化学研究所, 研究技術開発室, 研究員 (40332291) ; 河野 能顕 理化学研究所, 研究技術開発室, 研究員 (70321750) ; 三浦 圭子 (財)高輝度光科学研究センター, 利用促進部門, 主幹研究員 ; 森山 英明 財団法人 高輝度光科学研究センター, 利用促進部門, 主幹研究員 (50200457)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 64,900千円 (直接経費: 64,900千円); 2002年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円); 2001年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円); 2000年度: 30,200千円 (直接経費: 30,200千円); 1999年度: 28,500千円 (直接経費: 28,500千円)
• キーワード: 利用効率向上 / 複合体型生物マシーナリー / らん藻由来光化学系II / 集合系型生物マシーナリー / 構造ゲノム科学 / 自動結晶化ロボット / 自動マウントロボット / 自動センタリングロボット / 網羅的結晶構造解析 / X線損傷 / ヘリウムガス冷却 / 利用環境整備 / 生物マシーナリー研究 / SPring-8 / BL41XU / 微小結晶試料 / X線導入装置 / 迅速構造解析 / 半導体検出器 / 大型IP検出器

研究概要

本研究は平成11〜13年度に行った研究課題の継続であり,本年度も引き続きSPring-8の2本の共同利用ビームライン(BL41XU, BL40B2)の利用効率の向上をはかった.BL41XUについては,新設された回折計を制御するソフトウエアを開発するとともに,多波長異常分散測定を自動化するソフトウエアの拡張・整備を行った.BL40B2については,測定器の設定が異なるタンパク質結晶構造解析と小角散乱実験の間の切り換えをスムーズに進めることができるように整備した.
複合体型生物マシーナリーの研究では,対象とする分子の巨大さと複雑さのために,SPring-8の超高輝度特性が特に重要である.研究代表者は,自ら開発・建設したBL41XUの特性を最大限に発揮させることで,好熱性らん藻に由来する光化学系II膜蛋白質超分子複合体(分子量64万ダルトン)の3.7Å分解能における結晶構造解析に成功した.
集合系型生物マシーナリーの研究は構造ゲノム科学の進展を先取りしたものである.関連する多数の蛋白質の結晶構造を網羅的に決定しようとする集合系型生物マシーナリーの研究をさらに発展させる目的で,昨年度に引き続き多数の蛋白質試料の結晶化条件の探索を自動化する結晶化ロボットと,多数の結晶を回折計へ自動的にマウントしセンタリングするロボットの開発を行った.結晶化ロボットについては,この開発によって得られたノウハウに基づいて,共同開発を進めてきた石川島検査計測株式会杜から,構造ゲノム科学の要求に対応する製品が発売された.センタリングロボットについては,6軸ロボットアームを利用したものを理化学研究所の構造生物学研究用ビームライン2(BL44B2)に設置して動作試験を行った.

研究成果

• [文献書誌] Kamiya, N., Shen, J-R.: "Crystal Structure of oxygene-volving photosystem II from Thermosynecbococcus vulcanus at 3.7 A resolution"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100・(1). 98-103 (2003)
• [文献書誌] Fujihashi, M., Peapus, D.H., Nakajima, E., et al.: "X-ray crystallographic characterization and phasing of a fucose specific lectin from Aleuria aurantia"Acta Cryst. sec D. 59(In press). (2003)
• [文献書誌] Nakai, T., Nakagawa, N., Maoka, N., et al.: "Coexpression, purification, crystallization and preliminary X-ray characterization of glycin decarbosylase (P-protein), a constituent of the glycin cleavage system from Thermus thermophilus HP8"Acta Cryst. sec D. 59(In press). (2003)
• [文献書誌] Kawamoto M., Kawano Y., Kamiya N.: "The Bio-Crystallography beamline (BL41XU) at Spring-8"Nuel.Instr.and Meth.. A 467-468. 1375-1379 (2001)
• [文献書誌] Adachi S., Oguchi T., Tanida H.et al.: "The RIKEN Structural Biology Beamline II"Nuel.Instr.and Meth.. A 467-468. 711-714 (2001)
• [文献書誌] Tahirov H., Inoue T., Sasaki M.et al.: "Crystallization and preliminary X-ray analysis of C/EBPb C-terminal region in complex with DNA"Acta Cryst.. sec D57. 854-856 (2001)
• [文献書誌] Tahirov H., Inoue T., Sasaki M., et al.: "Crystallization and preliminary X-ray analyses of quaternary, ternary and binary protein-DNA compleces with involvement of AML1/Runx-1/CBFα Runt domain, CBFβ and the C/EBPβ bZip"Acta Cryst.. sec D57. 850-843 (2001)
• [文献書誌] Toriumi Y., Park Y., Kamiya N.et al.: "Crystallization and Preliminary X-ray Diffraction Analysis of Light-harvesting Protein Phycocyanin from the Thermophilic Cyanobacterium Synechococcus elongatus"Acta Cryst.. sec D57. 1326-1328 (2001)
• [文献書誌] 倉光成紀, 三木邦夫 等: "構造ゲノム科学"日本結晶学会誌. 43. 45-54 (2001)
• [文献書誌] Kawamoto,M,Kawano,Y,and Kamiya,N.: "The Bio-Crystallography beamline (BL41XU) at SPring-8"Rev.Sci.Instrum.. (in press). (2000)
• [文献書誌] Matsuura,Y., Stewart,M.,Kawamoto,M.,Kamiya,N. et al.: "The 2.0A resolution crystal structure of a mutant actin that hyperactivates thin filaments"J.Mol.Biol.. 296. 579-595 (2000)
• [文献書誌] Shen,J-R.and Kamiya,N.: "Crystallization and the Crystal Properties of the Oxygen-Evolving Photosystem II from Synechococcus vulcanus"Biochem.. 39. 14739-14744 (2000)
• [文献書誌] 河本正秀,河野能顕,神谷信夫,山根隆,三木邦夫,森本幸生: "生体高分子結晶構造解析ビームライン(BL41XU)の到達点とアンジュレータX線の拓く構造生物学"日本結晶学会誌. 42. 87-96 (2000)
• [文献書誌] 神谷信夫,坂部知平,坂部貴和子: "構造生物学のための大型実験施設,つくばと播磨の放射光施設"蛋白質核酸酵素. 45. 1279-1288 (2000)
• [文献書誌] 安岡則武,神谷信夫: "生体超分子システムに迫る,シリーズ・光が拓く生命科学,第8巻,夢の光り-放射光が拓く生命の神秘"共立出版(安岡則武,木原裕 編). 14 (2000)
• [文献書誌] Kamiya, N.: "First Results from the Bio-Crystallography Beamline at SPring-8"RIKEN Review. 18. 29-30 (1999)
• [文献書誌] Sato, H.: "Specific lipid-protein interaction in a novel honycomb lattice structure of bacteriorhodopsin"Acta Cryst.. D55. 1251-1256 (1999)
• [文献書誌] Nakasako, M.: "Tertiary and quaternary structures of photoreactive Fe-type nitrile hydratase from Rhodococcus sp. N-771"Biochemistry. 38. 9887-9898 (1999)
• [文献書誌] Kawano, Y.: "The 1.5A Crystal Structure of a Bleomycin Resistance Determinant from Bleomycin-producing Streptomyces verticillus"J. Mol. Biol.. 295. 915-925 (2000)
• [文献書誌] Matsuura, Y.: "The 2.0A resolution crystal structure of a mutant actin that hyperactivates thin filaments"J. Mol. Biol.. 295(in press). (2000)
• [文献書誌] Kamiya, N.: "Crystallography"Interchange Association. 8 (1998)