中性子結晶解析による構造揺らぎを含めたＤＮＡの水和構造の解明

• 研究課題/領域番号: 23770176
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 茶竹 俊行 京都大学, 原子炉実験所, 准教授 (30383475)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2011年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 水和構造 / 揺らぎ / DNA / 中性子

研究概要

DNAの水和構造を揺らぎを含めて明らかにするために、中性子解析を中心としたDNAの結晶学的研究を行った。Z-DNA d(CGCGCG)について、(1)完全重水素化DNAの作成、(2)中性子実験に必要な大型単結晶の作成を行い、パルス中性子を利用してTOF型回折計で中性子回折像を測定した。測定の結果1.6-18オングストローム分解能の回折斑点を得ることに成功した。解析プロトコルについても、別サンプルを使用して構築を行うことができた。また、相補的な解析として、放射光を用いたZ-DNAの高塩状態と低塩状態の構造解析を行い、特異なイオンと水和の構造を発見した。

研究成果

• [雑誌論文] Fundamental studies for the proton polarization techniwue in neutron protein crystallography (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka I., Kusaka K., Chatake T., Niimura N.
  • 雑誌名: J. Synchrotron Rad 巻: 20 ページ: 958-961
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural fluctuation observed in Z-DNA d(CGCGCG)2 in the absence of divalent metal cations and polyamine (2013)
  • 著者名/発表者名: Chatake T.
  • 雑誌名: J. Synchrotron Rad 巻: 20 ページ: 864-868
  • NAID: 120005347088
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray structure determination and deuteration of nattokinase (2013)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa, Y. Chatake T.,他9名
  • 雑誌名: J. Synchrotron Rad 巻: 20 ページ: 875-879
  • NAID: 120005347089
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生体分子の中性子単結晶解析(第一回)蛋白質中性子結晶学の基礎 (2013)
  • 著者名/発表者名: 茶竹俊行、森本幸生
  • 雑誌名: 日本中性子科学会誌 巻: 23 ページ: 81-85
• [雑誌論文] Direct interactions between Z-DNA and alkaline earth cations, discovered in the presence of high concentrations of MgCl2 and CaCl2 (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Chatake, Tomoko Sunami
  • 雑誌名: Journal of Inorganic Biochemistry 巻: 123 ページ: 15-25
  • DOI: 10.1016/j.jinorgbio.2013.03.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fundamental studies for the proton polarization technique in neutron protein crystallography (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Tanaka, Katsuhiro Kusaka, Toshiyuki Chatake, Nobuo Niimura
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 巻: 20 号: 6 ページ: 958-961
  • DOI: 10.1107/s0909049513020815
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural fluctuation observed in Z-DNA d(CGCGCG)2 in the absence of divalent metal cations and polyamines (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Chatake
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 巻: 20 号: 6 ページ: 864-868
  • DOI: 10.1107/s0909049513020773
  • NAID: 120005347088
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray structure determination and deuteration of nattokinase (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Yanagisawa, Toshiyuki Chatake, Sawa Naito, Tadanori Ohsugi, Chieko Yatagi, Hiroyuki Sumi, Akio Kawaguchi, Kaori Chiba-Kamosida, Megumi Ogawa, Tatsumi Adachi, Yukio Morimoto
  • 雑誌名: Journal of Synchrotron Radiation 巻: 20 号: 6 ページ: 875-879
  • DOI: 10.1107/s0909049513020700
  • NAID: 120005347089
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生体分子の中性子単結晶回折(第一回) 蛋白質中性子結晶学の基礎 (2013)
  • 著者名/発表者名: 茶竹俊行、森本幸生
  • 雑誌名: 日本中性子科学会誌 巻: 23 ページ: 81-85
  • NAID: 130007510501
• [雑誌論文] High-resolution X-ray Study of Effects of Deuteration on Crystal Growth and Crystal Structure of Proteinase K (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Chatake, T. Ishikawa, Y. Yanagisawa, T. Yamada, I. Tanaka, S. Fujiwara and Y. Morimoto
  • 雑誌名: Acta Cryst 巻: F67 号: 11 ページ: 1334-1338
  • DOI: 10.1107/s1744309111031903
  • 査読あり
• [学会発表] 納豆由来水溶性ビタミンK2の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 茶竹俊行(発表者)、柳澤泰任、松尾龍人、藤原悟、森本幸生
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所第48回学術講演会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所(大阪)
• [学会発表] 納豆由来水溶性ビタミンK2の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 茶竹俊行、柳澤泰任、松尾龍人、藤原悟、森本幸生
  • 学会等名: 第48回京都大学原子炉実験所学術講演会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所
• [学会発表] 生体高分子の昨日発現に重要な役割を持つ水分子およびプロトン化状態の直接観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 樋口芳樹(発表者)、茶竹俊行、横山武司、山田太郎
  • 学会等名: 2012年度第2回水和ナノ構造研究会
  • 発表場所: 新世代研究所(東京)
  • 年月日: 2013-02-23
• [学会発表] 核酸科学を中心とした中性子結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 茶竹俊行
  • 学会等名: 第一回Neutron in Biology研究会
  • 発表場所: 京都大学東京オフィス(東京)
• [学会発表] 核酸科学を中心とした中性子結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 茶竹俊行
  • 学会等名: 第1回Neutron in Biology研究会
  • 発表場所: 京都大学東京オフィス (東京都)
  • 招待講演
• [学会発表] 生体高分子の機能発現に重要な役割をもつ水分子およびプロトン化状態の直接観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 樋口芳樹、 茶竹俊行、 横山武司、 山田太郎 (代表発表者: 樋口芳樹)
  • 学会等名: 2012年第2回水和ナノ構造研究会
  • 発表場所: 新世代研究所 (東京都)
• [学会発表] 高塩状態で誘導されるDNA会合の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 茶竹俊行
  • 学会等名: 蛋白質の異常凝集とその防御修復機構に関する研究会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所(大阪)
  • 年月日: 2012-11-02
• [学会発表] 生体試料解析のための重水素化手法の確立 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森本幸生(発表者)、杉山正明、茶竹俊行、藤井紀子、齊藤毅、藤原悟、日高雄二
  • 学会等名: 京都大学原子炉実験所第46回学術講演会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所(大阪)
  • 年月日: 2012-02-02
• [学会発表] 高塩状態で誘導されるDNA会合の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 茶竹俊行
  • 学会等名: タンパク質の異常凝集とその防御修復機構に関する研究会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所 (大阪府)
• [学会発表] Time of Flight Neutron Crystallographic analysis of Human Carbomonoxyhemoglobin (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Chatake(発表者)、N. Shibayama、S.Y. Park、K. Tomoyori、H. Hosoya、T. Ohara、K. Kusaka、I. Tanaka、N. Niimura, Y. Morimoto
  • 学会等名: 1st Asia- Oceania Conference on Neutron Scattering
  • 発表場所: エポカル筑波(茨城)
  • 年月日: 2011-11-23
• [学会発表] DNAの水和構造における水分子と金属イオン (2011)
  • 著者名/発表者名: 茶竹俊行
  • 学会等名: 2011年第1回バイオ単分子・水罠の構造合同研究会
  • 発表場所: パウエル箱根(神奈川)
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] Time of Flight Neutron Crystallographic analysis of Human Carbonmonoxyhemoglobin (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Chatake, N. Shibayama, S.Y. Park, K. Tomoyori, T. Hosoya, T. Ohara, K. Kusaka, K. Kurihara, I. Tanaka, N. Niimura, Y. Morimoto
  • 学会等名: 1st Asia-Oceania Conference on Neutron Scattering
  • 発表場所: エポカル筑波(茨城)
• [学会発表] DNAの水和構造における水分子と金属イオン (2011)
  • 著者名/発表者名: 茶竹俊行
  • 学会等名: 2011年第1回バイオ単分子・水和ナノ構造合同研究会
  • 発表場所: パウエル箱根(神奈川)