| 研究領域 | 分子夾雑の生命化学 |
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| 研究課題/領域番号 |
18H04552
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
中曽根 祐介 京都大学, 理学研究科, 助教 (00613019)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 分子夾雑効果 / 光反応 / 混み合い効果 / 揺らぎ / 反応速度 / 酵素活性 / ダイナミクス / 生体分子反応 / 過渡回折格子法 / 時間分解熱力学 / クラウディング / 光活性化型アデニル酸シクラーゼ / 反応ダイナミクス / 光センサー |
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| 研究実績の概要 |
光活性化型アデニル酸シクラーゼ（PAC）を対象にTG測定、SAXS測定、CD測定を行い、光励起による揺らぎや高次構造の変化を時間分解で調べた。その結果、発色団近傍の反応がヘリックス構造を通じて伝搬し、最終的にACドメインが解離することを明らかにした。また反応中間体の揺らぎが増大することがわかり、これが続いて起こる構造変化の駆動力である可能性を示した。
続いて分子夾雑環境におけるPACの動的挙動や酵素活性を調べた。PEG200を高濃度で加えた環境においては変性温度の低下が観測され、主に脱水和の影響により不安定化したと考察した。続いて光反応および反応中間体の揺らぎをTG法により測定したところ、PEG200濃度の増加に伴い、反応速度および反応収率の低下が観測された。これはGlycerol中でも同様の結果が得られたため、粘度の増加が原因と結論した。一方で、中間体における揺らぎの増大は希薄バッファー中に比べて増加した。またHPLCを用いた酵素活性測定の結果、酵素活性の低下（15倍の低下）が観測された。これは反応速度や反応収率の低下が原因と考えられる。
Ficoll70、BSAなど巨大分子を高濃度で加えた環境では、変性温度の上昇（構造の安定化）が観測され、これは主に排除体積効果によるものと考察した。TG法による反応・揺らぎ検出の結果、反応中間体の揺らぎが抑制され、興味深いことに、希薄バッファー中とは全く異なる反応を起こすことを見いだした。詳細な解析の結果、ACドメインの解離反応が抑制されることを明らかにした。酵素活性の著しい低下が観測され（30~40倍の低下）、ACドメインの解離反応が機能に必須な反応であることを示した。
以上の分子夾雑研究を通じて、「脱水和・粘性・排除体積の多様な効果」、「安定性と揺らぎのトレードオフ関係」、「分子反応と酵素活性の高い相関関係」に関する定量的知見を得た。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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