| 研究課題/領域番号 |
21K18602
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分13:物性物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
杉山 正明 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (10253395)
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| 研究分担者 |
大田 ゆかり 群馬大学, 食健康科学教育研究センター, 講師 (40399572)
井上 倫太郎 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (80563840)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 中性子散乱 / 生体高分子ダイナミクス / 重水素化 / 分子動力学シミュレーション / 深海タンパク質 / オスモライト / α-グルコシダーゼ / 分子動力学計算 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
深海生物におけるタンパク質の高圧による変性の防御はトリメチルアミンオキサイド（TMAO）がタンパク質周囲に形成する防御シェルであると予測されている。本研究はこ防御シェルの存在を重水素化と中性子溶液散乱の技術を用いて実測し、さらにそのシェルの詳細な構造解明及び圧力依存性を明らかにする。本研究により計算により推定されているTMAOによる防御シェルの実態が初めて明らかにされることが期待できる。更に中性子は物質透過性に優れている利点を持つことから、困難な高圧溶液散乱実験に適用が有利な手法である。よって、本研究では汎用的な高圧溶液系でのタンパク質の構造測定法の確立も目指す。
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| 研究成果の概要 |
常温・常圧下におけるGSJ溶液の構造解析をX線小角散乱法と全原子分子動力学シミュレーションを用いて行った。その結果、常圧下のGSJ溶液中では開閉運動が支配的であり、マルチドメインタンパク質と比較して比較的単純な内部運動を有することが明らかになった。さらに、高圧下（100 MPa）におけるGSJ溶液の構造解析を中性子小角散乱法と全原子分子動力学シミュレーションで行った結果、TMAO非添加系と比較して、TMAOの濃度上昇に伴いFSS内の水素結合の形成が促進され、水素結合を形成しない水の割合が減少することが示唆された。これにより、TMAOがタンパク質内部への水の侵入を阻害していることが示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、常温でのGSJの溶液ダイナミクスを実験・計算の両面から解析し、その運動の特徴を明確にし、更に高圧下での構造の実測・MD計算による解析まで行っている。
このようにタンパク質の構造・ダイナミクスを常温のみならず高圧まで行っている例は世界的に珍しく、本研究で行った手法は今後のタンパク質の構造・ダイナミクス研究において参考となる重要なものである。
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