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生体内塩濃度条件下でのタンパク質の結晶化と結晶構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 18K04960
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分30010:結晶工学関連
研究機関徳島大学

研究代表者

鈴木 良尚  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60325248)

研究分担者 佐藤 正英  金沢大学, 総合メディア基盤センター, 教授 (20306533)
佐崎 元  北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60261509)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードニワトリ卵白リゾチーム / グルコースイソメラーゼ / 液液相分離 / 平均二乗変位 / 沈殿剤フリー / 生理食塩水 / 分子クラウディング / 平均二乗偏差 / 斜方晶系結晶 / 正方晶系結晶 / 生体内 / タンパク質 / 結晶化 / 結晶構造解析
研究成果の概要

本研究では、結晶化条件の違いにより、有意に3次元立体分子構造が変化するということをおもに沈殿剤の有無によって実証し、論文化した。また、沈殿剤フリーに近い条件では結晶化の前段階として液液相分離が起こり、分離後の濃厚相における結晶化は、過飽和度を同じにしても結晶成長速度がけた違いに速くなるという現象を新たに発見した。また、そのような高成長速度で結晶化した結晶にしては大変回折分解能の高い高品質結晶(例えば0.1 nmよりも高い回折分解能)が得られることも明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

結晶化条件の違いによって、タンパク質分子の構造が有意に違うということは、創薬等で、生体内の条件下での結晶化が必要とされることを意味する。病因タンパク質の3次元立体分子構造をもとにした特効薬の開発、いわゆるStructrue based drug designでは、そのプロセスで0.15 nmの回折分解能を持つ高品質結晶が要求される。しかし、本研究において、生理食塩水程度の塩濃度における結晶の構造解析、その分解能よりもはるかに大きな構造変化があることが分かった。
本研究では、塩濃度の違いによって明白な構造変化を明らかにし、かつ従来であれば結晶化できないような低塩濃度における結晶化手法を確立した。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Effect of the Interaction Length on Clusters Formed by Spherical One-Patch Particles on Flat Planes2021

    • 著者名/発表者名
      Sato Masahide
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 37 号: 14 ページ: 4213-4221

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.1c00102

    • NAID

      120007016746

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Patch Area and Interaction Length on Clusters and Structures Formed by One-Patch Particles in Thin Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Sato Masahide
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 5 号: 44 ページ: 28812-28822

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c04159

    • NAID

      120006942658

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly purified glucose isomerase crystals under microgravity conditions grow as fast as those on the ground do2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Suzuki, Ai Ninomiya, Seijiro Fukuyama, Taro Shimaoka, Masae Nagai, Koji Inaka, Shin-ichiro Yanagiya, Takehiko Sone, Shingo Wachi, Yasutomo Arai, Katsuo Tsukamoto
    • 雑誌名

      ChemRxiv.

      巻: preprint ページ: 1-12

    • DOI

      10.26434/chemrxiv.11808504.v1

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A novel handling-free method of mounting single protein crystals for synchrotron structure analyses at room temperature2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Suzuki, Kumi Torii, Koji Inaka, Takahisa Fujiwara, Hiroaki Tanaka and Yasutomo Arai
    • 雑誌名

      The Review of Scientific Instruments

      巻: 90 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.5070122

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-Assembly Formed by Spherical Patchy Particles with Long-Range Attraction2019

    • 著者名/発表者名
      Masahide Sato
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 10 ページ: 104801-104801

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.104801

    • NAID

      120006716906

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of the Surface Diffusion and Evaporation of Impurities on Step Bunching Induced by Impurities2019

    • 著者名/発表者名
      Masahide Sato
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 11 ページ: 114801-114801

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.114801

    • NAID

      120006731732

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Very low nucleation rates of glucose isomerase crystals under microgravity in the International Space Station2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Suzuki, Takahisa Fujiwara, Katsuo Tsukamoto, Seijiro Fukuyama, Taro Shimaoka, Kazuma Tsuchiya, Ai Ninomiya, Yumiko Murakumo, Akiho Ikeuchi, Hitomi Minamizono, Tomokazu Yamazaki, Takehiko Sone, Tetsuya Sakashita, Masae Nagai and Yasutomo Arai
    • 雑誌名

      Crystals

      巻: 9 号: 2 ページ: 90-90

    • DOI

      10.3390/cryst9020090

    • NAID

      120006937617

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of density change at crystallization on a one-dimensional heat balance equation at solid-liquid interface2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Mori, Masahide Sato and Yoshihisa Suzuki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics, Part 1 (Regular Papers & Short Notes)

      巻: 58 号: 4 ページ: 045506-045506

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab0707

    • NAID

      120006605141

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Precipitant-free lysozyme crystals grown by centrifugal concentration reveal structural changes2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Suzuki, Hideaki Tsuge, Hironori Hondoh, Yusuke Kato, Yuta Uehara, Nobuo Maita, Kohei Hosokawa and Shoko Ueta
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 18 号: 8 ページ: 4226-4229

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.8b00326

    • NAID

      120006652020

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dependence of Convection Flow Rates on Gravity around Growing Hen Egg-White Lysozyme Crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Suzuki, Takahisa Fujiwara, Tomohiro Shiomoto, Tetsuya Toyooka, Daidoh Nakahashi, Katsuo Tsukamoto and Yuko Inatomi
    • 雑誌名

      International Journal of Microgravity Science and Application

      巻: 35

    • NAID

      130007768946

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two-dimensional structures formed in a binary system of DNA nanoparticles with a short-range interaction potential2018

    • 著者名/発表者名
      Sato Masahide
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 12 ページ: 125002-125002

    • DOI

      10.7567/jjap.57.125002

    • NAID

      120006534715

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of evaporation on step bunching induced by impurities2018

    • 著者名/発表者名
      Sato Masahide
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 97 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreve.97.062801

    • NAID

      120006484645

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 分子クラウディング様条件下におけるタンパク質の結晶化および結晶構造解析2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木 良尚
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質結晶の成長と不純物効果2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木良尚、塚本勝男、二宮愛、福山誠二郎、島岡太郎、永井正恵、三浦均、藤原貴久、伊中浩治、曽根武彦、和知慎吾、吉崎泉、荒井康智
    • 学会等名
      第49回 結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] グルコースイソメラーゼ結晶のステップ前進速度に対する不純物効果2020

    • 著者名/発表者名
      森下 桃花, 柳谷 伸一郎, 鈴木 良尚
    • 学会等名
      第49回 結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 液液相分離後の濃厚相で核生成するグルコースイソメラーゼ結晶のその場観察2020

    • 著者名/発表者名
      池光 直人, 鈴木 良尚
    • 学会等名
      第49回 結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 生理食塩水中におけるタンパク質の結晶構造2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木 良尚, 坂井 隆志
    • 学会等名
      第49回 結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Precipitant-free crystallization of glucose isomerase simply by concentration in a cryoprotectant solution2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Suzuki and Nobuo Maita
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 結晶化条件によって変化するタンパク質の分子構造2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木 良尚, 津下 英明, 本同 宏成, 加藤 有介, 真板 宣夫, 植原 悠太, 伊中 浩治
    • 学会等名
      第48回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Precipitant-free crystallization of proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihisa Suzuki, Takahisa Fujiwara, Hideaki Tsuge, Hironori Hondoh, Yusuke Kato, Yuta Uehara, Nobuo Maita, Kohei Hosokawa, Shoko Ueta
    • 学会等名
      International Symposium & School on Crystal Growth Fundamentals
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 濃縮するだけで実現するタンパク質結晶化2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木 良尚, 藤原 貴久, 津下 英明, 本同 宏成, 加藤 有介, 植原 悠太, 真板 宣夫, 細川 晃平, 上田 昭子
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 常温におけるタンパク質結晶の放射光X線構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      土谷 一眞, 鈴木 良尚, 伊中 浩治, 田仲 広明, 永井 正恵
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] グルコースイソメラーゼ結晶のスパイラル成長丘におけるステップのその場観察2018

    • 著者名/発表者名
      二宮 愛, 鈴木 良尚, 藤原 貴久, 柳谷 伸一郎, 荒井 康智, 永井 正恵
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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