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生体分子集合体が形成する動的平衡の中性子小角散乱による研究

公募研究

研究領域生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現
研究課題/領域番号 26102524
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

杉山 正明  京都大学, 原子炉実験所, 教授 (10253395)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード重水素化 / 中性子小角散乱 / 無変性質量分析 / クリスタリン / サブユニット交換 / 熱ショックシャペロン / SANS / サブユニットt交換
研究実績の概要

多くのタンパク質は何本かのポリペプチド鎖が会合して形成されている。会合体中で各ポリペプチド鎖はそのアミノ酸の1次構造に応じた立体構造(3次構造)を持っており、サブユニットとして見なされる。タンパク質会合体はサブユニットが特定の位置に配置された固有構造(4次構造)を持ち、その構造が静的・動的に変調することで機能を発現することが多い。一方、杉山らはある種のタンパク質会合体間ではサブユニットが交換という「より高次の動的な性質を持つ可能性」がある事を指摘している。本研究ではタンパク質重水素化と中性子小角散乱法を組み合わせる事でタンパク質会合体間における動的な構造を解明する新たな手法を確立する共にその手法を適用し現実の系での動的構造の解明を目的とする。
本年度は水晶体内タンパク質αクリスタリンに注目し、このタンパク質複合体が水溶液中で形成している動的な秩序構造の解明を行った。αクリスタリンはαAとαBと呼ばれるサブユニットのヘテロ会合体であり、熱ショックシャペロンとして機能している。また、αAまたはαBのみだけもホモ会合体を形成し、これらもシャペロンとして機能することが知られている。先述の通りタンパク質会合体は固有の会合体を持つため、当然そのサブユニット会合数は一定値に固定される。一方、興味深い事にαクリスタリン会合体の会合数は、(ヘテロ・ホモ共に)20-30の間で様々な値が報告されており未だに確定値が存在しない。杉山らはこれはαクリスタリン会合体間にはサブユニット交換機構が存在し、そのために会合体数が一定値を取らない事が原因であると考えた。そこで、これまでの重水素化+中性子小角散乱法に加え無変性質量分析法も用いて、サブユニットが交換している事とその交換速度が温度に強く依存していることを始めた明らかにした。特に交換速度はシャペロン活性が上がる45度以上非常に高速化することも示した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Solution structure of variant H2A.Z.1 nucleosome investigated by small-angle X-ray and neutron scatterings2015

    • 著者名/発表者名
      M. Sugiyama, N. Horikoshi, Y. Suzuki, H. Taguchi, T. Kujirai, R. Inoue, Y. Oba, N. Sato, A. Martel, L. Porcar, and H. Kurumizaka
    • 雑誌名

      Biochemistry and Biophysics Reports

      巻: 4 ページ: 28-32

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2015.08.019

    • NAID

      120005893550

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Early aggregation preceding the nucleation of insulin amyloid fibrils as monitored by small angle X-ray scattering2015

    • 著者名/発表者名
      61.E. Chatani, R. Inoue, H. Imamura, M. Sugiyama, M. Kato, M. Yamamoto, K. Nishida and T. Kanaya
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 5 号: 1 ページ: 15485-15498

    • DOI

      10.1038/srep15485

    • NAID

      120005672389

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Preparation, characterization and magnetic behavior of a spin-labelled physical hydrogel containing a chiral cyclic nitroxide radical unit fixed inside the gelator molecule2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Takemoto, T. Yamamoto, N. Ikuma, Y. Uchida, K. Suzuki, S. Shimono, H. Takahashi, N. Sato, Y. Oba, R. Inoue, M. Sugiyama, H. Tsue, T. Kato, J. Yamauchi, and R. Tamura
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 11 号: 27 ページ: 5563-5570

    • DOI

      10.1039/c5sm01216c

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Subunit Kinetics in Dynamical Protein2016

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Sugiyama and Rintaro Inoue
    • 学会等名
      The 15th Japan-Korea meeting on Neutron Science
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2016-01-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamical feature of huge aggregated protein,αB-crystallin2015

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Sugiyama, Rintaro Inoue, Noriko Fujii, Kentaro Ishii, Susumu Uchiyama
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] KINETICS OF SUBUNITS IN α-CRYSTALLIN AS STUDIED BY SMALL-ANGLE NEUTRON SCATTERING2015

    • 著者名/発表者名
      R. Inoue, T. Takata, N. Fujii, N. Sato, Y. Oba, S. Takata, N. Fujii and M. Sugiyama
    • 学会等名
      16th Conference on Small Angle Scattering
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中性子小角散乱だから見える溶液中のタンパク質の構造2015

    • 著者名/発表者名
      杉山正明
    • 学会等名
      第15回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 中性子小角散乱の基礎と応用2015

    • 著者名/発表者名
      杉山正明
    • 学会等名
      第3回Neutrons in Biology Japan研究会
    • 発表場所
      日本原子力研究所(茨城県那珂郡東海村)
    • 年月日
      2015-03-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 中性子小角散乱の基礎と応用2015

    • 著者名/発表者名
      杉山正明
    • 学会等名
      日本化学会 第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学 理工学部船橋キャンパス(千葉県船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 中性子の中性子による中性子のための生物溶液散乱2015

    • 著者名/発表者名
      杉山正明
    • 学会等名
      第6回MLFシンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(つくば市)
    • 年月日
      2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] コントラスト変調及び重水素化で見るタンパク質の溶液中の静的・動的構造2014

    • 著者名/発表者名
      杉山正明
    • 学会等名
      第37回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      佐賀県立男女共同参画センター・佐賀県立生涯学習センター(佐賀市)
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] 第7回日台中性子・X線散乱会議2016

    • 発表場所
      京都大学原子炉実験所
    • 年月日
      2016-03-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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