タンパク質電子線結晶構造解析用プログラムシステムの開発

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09558092
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 木寺 詔紀 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00186280)
• 研究分担者: 石田 征久 日本電子株式会社, 電子工学機器技術本部, 本部長 ; 光岡 薫 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60301230) ; 藤吉 好則 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80142298) ; 平井 照久 松下電器産業株式会社, 国際研究所, シニアリサーチアシスタント (10450412)
• キーワード: 電子線結晶構造解析 / 電子線回折 / 電子顕微鏡 / ソフトウエアー / バクテリオロドプシン / 原子散乱因子 / 精密化 / タンパク質

研究概要

本年度は、これまでの研究から判断された最重要課題としての、原子の荷電状態を正しく反映する精密化法、即ち原子の荷電状態を決定する方法論の確立の問題に集中して研究を行った。電子線散乱は原子の静電ポテンシャルによって散乱されるため、X線結晶構造解析と異なり、原子の荷電状態に著しく依存した散乱を示す。このことが原理的なレベルでの最大の電子線回析の特徴であると考える。そこで、蛋白質のモデル化合物の各種の荷電状態におけるab initio計算を行い、そのFourier変換から荷電状態に促した原子散乱因子を求めるという手続きをとることにした。この計算における、最大の困難は周辺分子との水素結合の影響をどのようにして考慮すべきかという問題である。そこで、真空中の単独分子、水素結合した分子、誘電体境界中の分子、実在水分子に囲まれた分子の比較から、水素結合が特定できる場合はあらわに水素結合系の計算をする、溶媒和は誘電体境界法を用いる、という方法で十分な精度の散乱因子が計算できることを見出した。本年度は、ab initio計算におけるbasis setの選択、Fourier変換における逆空間分解能の影響の評価、荷電効果の大きさの見積もり、水素結合、溶媒効果の見積もり、という基本的な問題を議論してきた。

研究成果

• [文献書誌] N.Nakajima,J.Higo,A.Kidera,H.Nakamura: "Free energy landscapes of short peptides by enhanced conformational sampling"J. Mol, Biol.. 296. 197-218 (2000)
• [文献書誌] I.Schmide-Krey,K.Murata,T.Hirai,K.Mitsuoka,Y.Cheng,R.Morgootem,Y.Fujiyoshi,et al.: "The projection strn-"J. Mol. Biol.. 288. 243-253 (1999)
• [文献書誌] T.Hirai,K.Murata,K.Mitsuoka,Y.Kimura,Y.Fujiyoshi: J. Electron Microscopy. 48・5. 653-658 (1999)
• [文献書誌] K.Mitsuoka,K.Murata,T.Walz,T.Hirai,P.Agre,J.B.Heymenn,A.Engel,Y.Fujiyoshi: "The Structure of Aquaporin-1 at 4.5-A Resolition Reveals Short α-Helices in the center of the Monomer"J. Soructural Biology. 128. 34-43 (1999)
• [文献書誌] A.Miyazawa,Y.Fujiyoshi,M.Stowell and N.Uawin: "Nicotinic Acetylcholine Receptor at 4.6 A Resolution : Transrerse Tunnels in the Channel Wall"J. Mol. Biol.. 288. 765-786 (1999)