| 研究課題/領域番号 |
21K04908
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
佐藤 正英 金沢大学, 学術メディア創成センター, 教授 (20306533)
佐崎 元 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60261509)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 結晶成長 / タンパク質 / 沈殿剤フリー / 結晶構造解析 / グルコースイソメラーゼ / ニワトリ卵白リゾチーム / 溶液内分子立体構造分布 / 統計力学的分布 / 結晶化条件 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
タンパク質の高品質結晶構造解析で求められる精密な立体構造は、インフルエンザやHIVなど、特効薬を開発するのに必要不可欠である。我々は、ニワトリ卵白リゾチーム（HEWL）について、沈殿剤濃度の変化によって複数の立体構造が共存することを見つけた。これは従来の沈殿剤存在下の構造だけでは、創薬に十分な情報を与えられない可能性を示している。そこで、本研究では、結晶化条件の変化に対して、HEWLの分子立体構造がどのように変化していくのか、電子密度の相対的変化によって、結晶中の構造分布の統計平均を求める。またそこから逆に溶液中の構造の分布を推定し、その分布が結晶化に与える影響の解明にも挑戦する。
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| 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、グルコースイソメラーゼ（GI）とニワトリ卵白リゾチーム（HEWL）について明らかにした。具体的には、結晶化過程の沈殿剤の有無、および回折データ収集時の温度条件の違いによって実証した。GIでは、塩濃度の変化による局所構造および全体構造は有意に変化しなかった。それに対して、温度変化に対しては全体構造が有意に変化した。HEWLは、塩濃度変化による局所構造の変化として、Na＋の有無およびSER72の水酸基の向きの変化が見られた。温度変化では、活性部位入り口付近のTRP62のヒスチジン、および全体構造が変化した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
Structure Based Drug Design（SBDD）のためには最高回折分解能0.15 nm以上の高分解能結晶が必要になると言われている。その一方で、タンパク質分子の構造は結晶化条件や回折データ収集時の温度条件などによっても系統的に大きく変化する可能性があるにもかかわらず、「それは単なる偶然誤差に過ぎない」という見方が一般的である。
本研究では、沈殿剤の有無、回折データ収集時の温度の違いによる有意な変化を2種類のタンパク質分子で明らかにした。これにより今後のSBDDにおいて成功の確率を増やすことができれば、新型コロナウイルス感染症等の特効薬の製造に役立てる可能性がある。
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