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タンパク質のフォールディング、ダイナミクス及び分子認識に関与する水和構造

研究課題

研究課題/領域番号 18031005
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関茨城大学

研究代表者

新村 信雄  茨城大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50004453)

研究分担者 田中 伊知朗  茨城大学, 工学部, 准教授 (20354889)
日下 勝弘  茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター設立準備室, 准教授 (10414591)
栗原 和男  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究職 (50354890)
細谷 孝明  独立行政法人日本原子研究開発機構, J-PARCセンター, 研究職 (80435601)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
10,700千円 (直接経費: 10,700千円)
2007年度: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円)
2006年度: 4,900千円 (直接経費: 4,900千円)
キーワード水分子 / 水素原子 / プロトン / 分子認識 / 水素結合 / 中性子回折 / RNase A / 構造生物 / 中性子構造生物 / 水和水 / プロテナーゼ K / インスリン / PK / プロトン化 / 脱プロトン化
研究概要

特定領域研究「水と生体分子」では水と生体分子の相互作用が中心テーマであり、水分子ネットワークはタンパク質のフォールディングやダイナミクスにも関与していると考えられ、基本的なタンパク質の周囲を取り巻く水分子のネットワークおよびそれと相互作用する水素結合の詳細を調べるため中性子回折実験を行うことにした。以下、今年度の成果をまとめて述べる。
1)ウシRNaseAの中性子解析と活性部位の水和構造
A Wlodawer et al.の結果が従来の酵素反応の機構とは異なる結果を出したのはPO4を含んだ構造に依るのではないかと考えて、PO4を含まない結晶構造解析を行ってみたが、結果はやはり同じでHis 12 のN〓はやはりプロトネーションしていた。しかし,その後の精密な解析でNtのプロトネーションの占有率は測定のpH(=5.8)では8%程度であり、2%のNtは脱プロトン化していることが判明した。これが酵素反応に寄与していると考えれば矛盾はなくなる。
2)タンパク質の水素結合
中性子解析では水素原子位置が決定されるので、水素結合を(X-H----Y)と表記し、水素原子を原点、HXを横軸の負の方向に取り、アクセプターYを探索し、プロットしてみた。その結果:1)Xとアクセプター、Yを結ぶ直線上に水素原子が乗る例は殆ど無い。2)水素とアクセプター結合距離(r)と水素結合角(θ1)の間には相関がある。
タンパク質の水素結合は何故水素原子がドナーとアクセプターを結ぶ直線上に乗らないのか。タンパク質の水素結合の強度を示す一般的な表式はあるのか。その原因を解明する試みが現在進んでおり、新たなパラメータとして角HYZ(θ2)を導入するとr,θ1、θ2間に相関があり、アクセプターのYの孤立電子対方向がこれらの相関に関与していることが判明しつつある。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Neutron Protein Crystallography:Beyond the Folding Structure of Biological Macromolecules.2008

    • 著者名/発表者名
      N., Niimura & R., Bau
    • 雑誌名

      Acta Cryst A64

      ページ: 12-22

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A neutron crystallographic analysis of a cubic insulin at pD 6.62008

    • 著者名/発表者名
      T., Ishikawa, T., Chatake, Y., Ohnishi, I., Tanaka, K., Kurihara, R., Kuroki, N., Niimura
    • 雑誌名

      Chem.Phys 345

      ページ: 152-158

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] NEW SOURCES AND INSTRUMENTATION FOR NEUTRONS IN BIOLOGY2008

    • 著者名/発表者名
      Teixeira S., Niimura N., 他43名
    • 雑誌名

      Chem.Phys 345

      ページ: 133-151

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] J-PARCがもたらす結晶学の新展開、中性子構造生物学2008

    • 著者名/発表者名
      新村, 信雄
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌 50

      ページ: 72-77

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization and evaluation of Hen Egg-White Lysozyme (HEWL) crystals for protein pH titration in the crystalline state2008

    • 著者名/発表者名
      W., Iwai, D., Yagi, T., Ishikawa, Y., Ohnishi, I., Tanaka & N., Niimura
    • 雑誌名

      J.Synchr.Rad 15

      ページ: 312-315

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 新型生体高分子回折計(iBIX)の概要と化学・生命科学にもたらす新展開2008

    • 著者名/発表者名
      田中, 伊知朗・日下, 勝弘・友寄, 克亮・新村, 信雄・大原, 高志・栗原, 和男・細谷, 孝明・尾関, 智二
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌 50

      ページ: 13-17

    • NAID

      10021085329

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Refinement and Extraction of Hydrogen Atomic Positions in Polyoxymethylene Crystal Based on the First Successful Measurements of 2-Dimensional High-Energy Synchrotron X-ray Diffraction and Wide-Angle Neutron Diffraction Patterns of Hydrogenated2007

    • 著者名/発表者名
      Kohji, Tashiro, Makoto, Hanesaka, Takashi, Ohhara, Tomoji, Ozeki, Toshiaki, Kitano, Takashi, Nishu, Kazuo, Kurihara, Taro, Tamada, Ryota, Kuroki, Satoru, Fujiwara, Ichiro, Tanaka, Nobuo Niimura
    • 雑誌名

      Polymer Journal 39

      ページ: 1253-1273

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protonation States of Buried Histidine Residues in Human Deoxyhemoglob in Revealed by Neutron Crystallography2007

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki, Chatake, Naoya, Shibayama, Sam-Yong Park, Kazuo, Kurihara, Taro, Tamada, Ichiro, Tanaka, Nobuo, Niimura, Ryota, Kuroki, Yukio, Morimot
    • 雑誌名

      J.Am.Chem 129

      ページ: 14840-14841

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Refinement and Extraction of Hydrogen Atomic Positions in Polyoxymethylene Crystal Based on the First Successful Measurements of 2-Dimensional High-Energy Synchrotron X-ray Diffraction and Wide-Angle Neutron Diffraction Patterns of Hydrogenated2007

    • 著者名/発表者名
      Kohji, Tashiro, Makoto, Hanesaka, Takashi, Ohhara, Tomoji, Ozeki, Toshiaki, Kitano, Takashi, Nishu, Kazuo, Kurihara, Taro, Tamada, Ryota, Kuroki
    • 雑誌名

      Polymer Journal 39

      ページ: 1253-1273

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neutron Biological Diffractometer in J-PARC Proposed by Ibaraki Prefectural Government2006

    • 著者名/発表者名
      I.Tanaka, N.Niimura, T.Ozeki, T.Ohhara, K.Kurihara, K.Kusaka, Y.Morii, K.Aizawa, M.Arai, T.Kasao, K.Ebata, Y.Takano
    • 雑誌名

      ICANS-XVII Proceedings A-UR-3904 Vol.III

      ページ: 937-945

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Peak overlapping and its de-convolution in TOF diffraction data from neutron biological diffractometer in J-PARC2006

    • 著者名/発表者名
      K.Kusaka, T.Ohhara, I.Tanaka, N.Niimura, T.Ozeki, K.Kurihara, K.Aizawa, Y.Morii, M.Arai, K.Ebata, Y.Takano
    • 雑誌名

      Physica B 385-386

      ページ: 1062-1065

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurements of small organic molecules on the single crystal neutron diffractmeters for biomolecules at JAERI2006

    • 著者名/発表者名
      T.Ohhara, K.Kurihara, T.Tamada, I.Tanaka, N.Niimura, R.Kuroki
    • 雑誌名

      Physica B 385-386

      ページ: 1049-1051

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 大強度陽子加速器中性子源を活用した生物研究の展望2006

    • 著者名/発表者名
      新村信雄, 平井光博, 片岡幹雄
    • 雑誌名

      生物物理学会誌 46

      ページ: 182-187

    • NAID

      110004751706

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 中性子結晶解析によって観測されたB型DNAの水和水の配向2006

    • 著者名/発表者名
      新井栄揮, 茶竹俊行, 新沼信雄
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌 48

      ページ: 133-139

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Methyl group Configuration and Hydrogen Bonds in Proteins Determined by Neutron Protein Crystallography2008

    • 著者名/発表者名
      Kohji Shibata, Atsushi Yamaguchi, Ichiro Tanaka, Nobuo Niimura
    • 学会等名
      第5回「水と生体分子」公開ワークショップ奈良
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2008-03-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] A neutron crystallographic analysis of bovine Rnase A at pD6.22008

    • 著者名/発表者名
      D. Yaghi, M. Yamashita, Y. Ohnishi, K. Kurihara, R. Kuroki, T. Yamada, T. Ishikawa, T. Chatake, I. Tanaka, N. Niimura
    • 学会等名
      第5回「水と生体分子」公開ワークショップ奈良
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2008-03-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Development of a New Detector and DAQ Systems for iBIX2008

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Hosoya, Tatsuya Nakamura, Masaki Katagiri, Atsushi Birumachi, Masumi Ebine, Kazuhiko Soyama
    • 学会等名
      International Syposium on Pulsed Neutron and Muon Sciences
    • 発表場所
      水戸
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ウシ膵臟Rnase Aの中性子結晶構造解析2007

    • 著者名/発表者名
      八木大地・栗原和男・山田太郎・田中伊知朗・新村信雄
    • 学会等名
      日本結晶学会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-12-02
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 中性子結晶構造解析によって決定されたタンパク質のメチル基配坐および水素結合の考察2007

    • 著者名/発表者名
      柴田浩司・山口淳史・田中伊知朗・新村信雄
    • 学会等名
      中性子科学会
    • 発表場所
      北九州
    • 年月日
      2007-11-02
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Neutron protein crystallography in JRR-3 and future Prospect in J-PARC2007

    • 著者名/発表者名
      I., Tanaka
    • 学会等名
      ISDSB2007
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-09-12
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] A Neutron Crystallographic Analysis of Bovine Pancreatic at pD6.22007

    • 著者名/発表者名
      Daichi, Yagi, Masahiro, Yamashita, Yuki, Ohnisi, Kazuo, Kurihara, Ryota, Kuroki, Taro, Yamada, takuya Ishikawa, Toshiyuki, Chatake, Nobuo, Niimura
    • 学会等名
      ISDSB
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-09-12
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Gurrent Status of IBARAKI Biological Crystal Diffractometer in J-PARC: General View2007

    • 著者名/発表者名
      Takaaki, Hosoya, K., Kusaka, T., Ohhara, K., Kurihara, N., Niimura, I., Tanaka, T., Ozeki, K., Aizawa, M. Arai, Y. Morii, M. Hayashi, K., Ebataand, Y. Takano
    • 学会等名
      the Internatioanl Conference for Neutror and X-ray Scattering 2007 (ICNX2007)
    • 発表場所
      インドネシア
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考] 茨城大学研究者情報総覧

    • URL

      http://info.ibaraki.ac.jp/scripts/websearch/index.htm

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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