| 研究課題/領域番号 |
22K19266
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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43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
安部 聡 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (40508595)
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| 研究分担者 |
梶谷 孝 東京工業大学, オープンファシリティセンター, 主任技術専門員 (20469927)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (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: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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| キーワード | 細部内タンパク質結晶 / X線小角散乱 / X線回折 / 結晶化メカニズム / タンパク質結晶 / 構造解析 / 小角散乱 / 結晶化機構 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、細胞内でタンパク質が自発的に結晶化し、様々な機能を発現することが明らかとなってきた。しかし、多様な機能の要となる結晶化過程は依然として不明であり、細胞内タンパク質結晶の全容を理解する上で長年の課題となっている。本研究では、結晶の初期過程のオリゴマー形成からサブマイクロ結晶に至るまで、無秩序な集合体から秩序構造への動的な変化をX線小角角散乱法(SAXS)と微結晶構造解析によって直接追跡し、細胞内結晶化の全容解明に挑む。
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| 研究実績の概要 |
近年、細胞内でタンパク質が自発的に結晶化し、免疫活性化や毒素、ウイルスの保存、固体触媒など、様々な機能を発現することが明らかとなってきた。しか し、多様な機能の要となる結晶化過程は依然として不明であり、細胞内タンパク質結晶の全容を理解する上で長年の課題となっている。そこで、本研究では、結 晶化初期過程のオリゴマー形成からサブマイクロ結晶に至るまで、無秩序な集合体から秩序構造への動的な変化を微結晶X線構造解析とX線小角散乱法(SAXS)に よって直接追跡し、細胞内結晶化の全容を解明する。
昨年度は、細胞内で結晶を形成する「多角体」と「CipA」を用いて大腸菌での結晶化とその構造解析を行った。今年度は、大腸菌で結晶化する「多角体」を用いて、X線小角散乱の時間追跡により結晶化機構の追跡を行った。多角体を大腸菌内で30℃で発現し、SAXS測定を行うと発現開始後2時間後からわずかに結晶性を示すブラッグピークが観察された。このブラックピークは、結晶が成長した後のピークと同じq値に見られることから結晶形成の初期から同様のパッキングで結晶化されていることが示された。また、1時間発現したサンプルでは、ブロードの散乱ピークが観測され、結晶前駆体の存在を示唆している。一方で、37℃でタンパク質を発現した場合では、凝集構造はみられたもののこのような散乱ピークは観測できないため、30℃合成でみられた散乱ピークはランダムな凝集体ではなく結晶になる中間構造の存在を示唆している。したがって、多角体の結晶化では発現開始後1時間で特異な集合構造を形成し、その後結晶核を形成し成長すると考えられた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は、昨年度の結果をもとにX線小角散乱により結晶化追跡を行い、結晶性を示す前に集合構造を示すことを示唆する結果が得られた。今まで細胞内での結晶化メカニズムは明らかになっていないため、メカニズム解明に近づけた。
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度は、多角体だけではくCipAのSAXS の時間追跡と結晶形成に重要だと思われる変異体の合成を行い、これらの結晶化とその解析を進める。さらなる測定により結晶化追跡も進める予定である。
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