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緑色蛍光タンパク質の超精密構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 17H03643
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造生物化学
研究機関京都大学

研究代表者

竹田 一旗  京都大学, 理学研究科, 准教授 (30332290)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2017年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワードタンパク質 / X線 / 蛍光 / エックス線 / 結晶 / 電荷密度解析 / 中性子線解析
研究成果の概要

外殻電子の分布や電荷、水素原子位置は、タンパク質分子の物性や反応性の理解のために重要な情報であるが、これまでに解析例はほとんどない。本研究では、0.78 Aという超高分解能で緑色蛍光タンパク質(GFP)のX線電荷密度解析を実行し、価電子分布や原子電荷を得ることができた。一方、水素原子に関する詳細な情報を得るためには、重水素化タンパク質を用いた中性子回折法が有効である。このため、GFPの重水素化による物性や構造への影響を調査した上で、中性子回折実験をおこなった。一連の研究により、発色団と周辺環境間の比較的弱い相互作用を定量的に得ることができ、GFPの物性を説明することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電荷密度解析は電子構造を実験的に決定する手法であり、分子の物性を直接議論することが可能である。本研究では、結合次数や結合エネルギー、非共有結合性の相互作用などを定量的に決定することができた。得られた結果は量子化学計算との比較が可能な精度であるため、理論と実験の相補的な発展を促すものである。一方、タンパク質の構造情報は薬剤開発においても広く利用されている。タンパク質や薬剤候補分子の電荷や価電子の分布は作用機序に深く関与しているが、通常の構造解析からは決定できない。電荷密度解析の汎用化は相互作用予測や評価精度の向上と効率化にもつながるため、将来的には創薬にも応用できると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] 生命科学の飛躍のために一層深まるタンパク質結晶学の役割-タンパク質の超高分解能電荷密度解析2020

    • 著者名/発表者名
      高場圭章、長谷川和也、竹田一旗
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 62

    • NAID

      130007849708

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] X-ray crystallographic studies on the hydrogen isotope effects of green fluorescent protein at sub-angstrom resolutions2019

    • 著者名/発表者名
      Tai Yang、Takaba Kiyofumi、Hanazono Yuya、Dao Hoang-Anh、Miki Kunio、Takeda Kazuki
    • 雑誌名

      Acta Crystallographica Section D Structural Biology

      巻: 75 号: 12 ページ: 1096-1106

    • DOI

      10.1107/s2059798319014608

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Subatomic resolution X-ray structures of green fluorescent protein2019

    • 著者名/発表者名
      Takaba Kiyofumi、Tai Yang、Eki Haruhiko、Dao Hoang-Anh、Hanazono Yuya、Hasegawa Kazuya、Miki Kunio、Takeda Kazuki
    • 雑誌名

      IUCrJ

      巻: 6 号: 3 ページ: 387-400

    • DOI

      10.1107/s205225251900246x

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Sensitivity to the radiation dose of buried waters in Green Fluorescent Protein2018

    • 著者名/発表者名
      Dao Hoang Anh, Takaba Kiyofumi, Tai Yang, Hasegawa Nagayuki, Takeda Kazuki
    • 学会等名
      第56回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] TOF-Laue法中性子線回折データのスケーリング方法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      花園祐矢、竹田一旗、平野 優、玉田太郎、日下勝弘、三木邦夫
    • 学会等名
      日本中性子学会第17回年会(福岡)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 完全重水素化GFPのX線結晶構造解析及び中性子線データ測定2017

    • 著者名/発表者名
      タイ ヨウ、花園祐矢、高場圭章、三木邦夫、竹田一旗
    • 学会等名
      日本中性子学会第17回年会(福岡)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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