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2016 年度 実施状況報告書

光感受性化学構造をもつ金属蛋白質のX線自由電子レーザーを用いた常温無損傷構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 15K18487
研究機関大阪大学

研究代表者

溝端 栄一  大阪大学, 工学研究科, 講師 (90571183)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード自由電子レーザー / 常温無損傷構造 / プロトン共役電子移動 / 窒素代謝 / 生物無機化学 / SACLA
研究実績の概要

金属蛋白質の真の酸化型構造を知ることは、長い間、不可能とされてきた。構造解明に必要なX線照射にともなう放射線損傷により、金属中心がきわめて迅速に還元され、構造変化を誘起してしまうためである。しかし近年、X線自由電子レーザー(XFEL)を用いた新しい解析手法、連続フェムト秒結晶構造解析(SFX)の登場によって、常温状態かつ放射線損傷の無い状態(常温無損傷構造)の解明が可能になりつつある。10フェムト秒以下のXFELの極短パルス光を用いると、放射線損傷で構造変化が誘起されるよりも早く、構造情報を記録して観察することができるためである。
平成28年度は、X線自由電子レーザー(XFEL)施設SACLAを利用して、銅含有亜硝酸還元酵素の時分割SFXに向けた条件検討を進めた。また、ミオグロビンおよび改変ミオグロビンのSFX構造の精密化を行った。
また、光感受性原子であるヨウ素を含む界面活性剤を合成し、SFXでタンパク質構造の位相を決定する手法の開発を行い学術論文に報告した(Nakane et al & Mizohata, PNAS, 2016)。この結果を昨年度報告した亜硝酸還元酵素の位相決定データと比較し、SFXによる位相決定法の最適化に関する検討を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

亜硝酸還元酵素およびミオグロビンの研究は順調に進んでいるため。

今後の研究の推進方策

ミオグロビンのSFXデータの論文化を進める予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] University of Konstanz(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Konstanz
  • [国際共同研究] University of British Columbia(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      University of British Columbia
  • [雑誌論文] Membrane protein structure determination by SAD, SIR, or SIRAS phasing in serial femtosecond crystallography using an iododetergent2016

    • 著者名/発表者名
      Nakane et al & Mizohata
    • 雑誌名

      PNAS

      巻: 113 ページ: 13039-13044

    • DOI

      10.1073/pnas.1602531113

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Proteins in Serial Femtosecond Crystallography2016

    • 著者名/発表者名
      Eiichi Mizohata
    • 学会等名
      14th Conference of the Asian Crystallographic Association
    • 発表場所
      ハノイ、ベトナム
    • 年月日
      2016-12-04 – 2016-12-07
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] SACLAが解明した銅含有亜硝酸還元酵素の常温無損傷構造2016

    • 著者名/発表者名
      溝端栄一
    • 学会等名
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2016-06-07 – 2016-06-09
    • 招待講演
  • [学会発表] SACLAが拓く構造生物学の新時代2016

    • 著者名/発表者名
      溝端栄一
    • 学会等名
      LSBM Symposium 2016, "超分子構造の計算科学"
    • 発表場所
      東京大学先端科学技術研究センター(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2016-05-12
    • 招待講演
  • [備考] タンパク質の形を迅速に決定する手法で拓く、タンパク質構造ダイナミクス研究の新時代

    • URL

      https://academist-cf.com/journal/?p=2958

  • [備考] 膜タンパク質の構造を迅速に解明する手法を開発! -新薬の設計を SACLA の新技術で加速

    • URL

      http://www.eng.osaka-u.ac.jp/ja/dat/news/1477546358_1.pdf

  • [産業財産権] 重原子化化合物、膜タンパク質の結晶化を促進するための組成物、および該組成物を用いた膜タンパク質の構造解析方法2017

    • 発明者名
      杉山, 花島, 溝端栄一, 村田, 井上, 斎木, 島田, 松森
    • 権利者名
      杉山, 花島, 溝端栄一, 村田, 井上, 斎木, 島田, 松森
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2017/007540
    • 出願年月日
      2017-02-27
    • 外国

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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