蛋白質立体構造ダイナミックス情報をX線結晶解析及びNMRの実験データから引き出す

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04453166
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 郷 信広 京都大学, 理学部, 教授 (50011549)
• キーワード: タンパク質 / 立体構造 / ダイナミックス / X線結晶解析 / 核磁気共鳴法 / 散漫散乱 / 変異タンパク質

研究概要

タンパク質の機能発現の仕組みを理解するためには立体構造のダイナミックスに関する知見が必須である。本研究は、X線結晶解析およびNMRの実験データからこれに関する情報を引き出す解析法を開発し、さらにそれを実際の系に適用してダイナミックスに関する情報を得ることを目的としている。第一に、蛋白工学研究所の木寺博士と協力して開発した新しいタンパク質X線結晶解析法を、実際のタンパク質ヒト・リゾチームに適用した。その結果この方法によってタンパク質分子中の協奏的運動に関する情報を実験的に引き出し得ることを実証した。この方法を現在、同じヒト・リゾチームの部位特異的アミノ酸置換体に適用し、変異に伴う構造と揺らぎの変化を明らかにし、物性・機能の変化との相関を考察することを目指している。第二に、X線結晶解析において測定される散漫散乱のデータから構造揺らぎに関する新しい情報を得る方法の開発を目指し、そのために有効な一連の解析法を開発した。第三に、基準振動概念に基づく立体構造ダイナミックス解析法をNMRデータの解析にも適用できるように拡張することを目指して、Lipari-Szaboのオーダーパラメターを基準振動から求める方法を開発した。そのためには、分子内の二面角の一次の微分小変化に対する分子中の原子のデカルト座標の変化を二次の微分小まで求める必要があることが判った。そこでそのための標識を導いた。次にこれを用いてNMRデータの解析法を開発する予定である。

研究成果

• [文献書誌] A.Kidera: "Normal Mode Refinement:Crystallographic Refinement of Protein Dynamic Structure Applied to Human Lysozyme" Biopolymers. 32. 315-319 (1992)
• [文献書誌] A.Kidera: "Normal Mode Refinement:Crystallographic Refinement of Protein Dynamic Structure I.Theory and Test by Simulated Diffraction Data" J.Mol.Biol.225. 457-475 (1992)
• [文献書誌] A.Kidera: "Normal Mode Refinement:Crystallographic Refinement of Protein Dynamic Structure II.Application to Human Lysozyme" J.Mol.Biol.225. 477-486 (1992)
• [文献書誌] T.Yamato: "Conformational Deformation in Deoxymyoglobin by Hydrostatic Pressure" Proteins.
• [文献書誌] S.Hayward: "Effect of Solvent on Collective Motions in Globular Protein" J.Mol.Biol.
• [文献書誌] K.Mizuguchi: "Collective Motions in proteins investigated by X-ray diffuse scattering" Proteins.
• [文献書誌] 倭 剛久: "化学総説「生物無機化学の新展開、計算機実験」" 丸善出版,