微小蛋白質結晶のX線回折データ測定のための全自動高輝度光学系調整システム

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07554059
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 山根 隆 名古屋大学, 工学部, 教授 (80030055)
• 研究分担者: 片山 忠二 (株)マックサイエンス, 技術開発本部, 本部長研究員 ; 白井 剛 名古屋大学, 工学部, 助手 (00262890) ; 鈴木 淳巨 名古屋大学, 工学部, 助教授 (40196788)
• キーワード: 結晶構造解析 / X線回折 / 自動化 / 集光光学系 / タンパク質 / 微小結晶

研究概要

X線源の単位面積当りの強度(輝度)を強めるために、ミラーミラー光学系をコンピュータ制御することにより全自動調整システムを作製をし、(株)マックサイエンスの迅速X線回折装置DIP100と組み合わせ、性能を評価した。計算からは、X線の輝度は従来より4-5倍高まるはずであるが、実質8-10倍と大幅な改良が見られた。従来のミラーミラー光学系の調整を手動で行う方式では、微妙なミラーの湾曲調整は経験と時間を必要としたが、ステッピングモーターの使用によるコンピューター制御により調整時間が半分以下に短縮がされ、再現性も向上した。
蛋白質のX線結晶構造解析の最大のネックは結晶化であるが、比較的得易い0.2x0.2x0.1mm程度の微小結晶では、DIP100の集光系を用いない場合には、解析に使用できる精度のデータ収集はできなかった。この集光系と組み合わせた実験結果を以下に示す。1)アルカリセルラーゼ;0.15X0.10X0.08mmという従来ではデータ収集不可能な微小結晶でも、3.3分解能でほぼ放射光での実験に匹敵するデータを収集できた。2)モジュール置換キメラヘモグロビン;0.9X0.1X0.1mmの針状結晶を用いて、放射光に匹敵する2.5A分解能のデータを収集できた。3)アミダーゼCw1C;0.8*0.3*0.08mmの結晶から、3.5A分解能までの反射約31,000(独立な反射数約11,000)を収集し、Rmerge=0.10程度と精度の良いデータを収集できた。以上、通常のX線源でも集光系とDIP100を用いれば、撮影時間は20倍程度要するが、従来は放射光でしか測定できなかった微小サイズの結晶でもデータ収集が可能なことが明らかになった。本システムは、初心者にも使いやすく、蛋白質結晶構造解析のためのデータ収集に能率良く利用でき、当初の目的を十分に達成できたと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] A.Suzuki,T.Yamane,T.Ashida: "Crystallographic refinement of Bowman-Birk type protease inhibitor A-II from Peanut (Arachis hypogaea) at 2.3A resolution。" J.MOl.Biol.234. 722-734 (1993)
• [文献書誌] A.Suzuki,T.Yamane,T.Ashida: "Crystallization and preliminary X-ray studies on the trypsin inhibitor I-2 from wheat germ and its complex with trypsin." Acta Crystallogr.D49. 594-596 (1993)
• [文献書誌] T.Yamane,A.Suzuki,T.Ashida: "Crystal structure of a new aikaline serine protease (M-protease) from Bacillus sp.KSM-K16" Acta Crystallogr.D51. 199-206 (1995)
• [文献書誌] A.Suzuki,T.Yamane,T.Ashida: "Crystal structure analysis of phospholipase A2 from Trimeresurus flavoviridis (Habu snaka) venom at 1.5A resolution." J.Biochem.117. 730-740 (1995)
• [文献書誌] T.Yamane,A.Suzuki,A.Ashida: "Crystal structure of Streptomyces erythraeus trypsin at 1.9A resolution." J.Biochem.118. 882-894 (1995)
• [文献書誌] T.Shirai,A.Suzuki,T.Yamane,T.Ashida: "High-resolution crystal structure of M-protease:phylogeny aided analysis of the high-alkaline adaptation mechanism." Protein Engineering. (in press). (1997)