新世代中性子構造生物学の開拓

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18H05229
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 大区分B
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 杉山 正明 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (10253395)
• 研究分担者: 中川 洋 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (20379598) ; 矢木 真穂 名古屋市立大学, 大学院薬学研究科, 研究員 (40608999) ; 富永 大輝 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 副主任研究員 (50513694) ; 佐藤 衛 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 客員教授 (60170784) ; 井上 倫太郎 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (80563840) ; 齋尾 智英 徳島大学, 先端酵素学研究所, 教授 (80740802) ; 苙口 友隆 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90589821) ; 小田 隆 立教大学, 理学部, 助教 (00573164)
• 研究期間 (年度): 2018-06-11 – 2023-03-31
• キーワード: 中性子散乱 / 生体高分子ダイナミクス / 重水素化 / 分子動力学シミュレーション

研究成果の概要

生体高分子の運動は構造と同様に階層性を持つが、その中でも実験手法が存在しなった時空間ゾーン（時間：ピコ秒 ー マイクロ秒, 空間：サブナノメートル ー サブミクロンメートル）の測定・解析手法をJ-PRAC/MLFの最新の中性子散乱・分光装置を主として用いることで、「中性子測定法」を基軸として確立した。研究では、種々の生物学的に意義深い試料を用いて、新たな試料重水素化調製法・生体試料対応測定法・計算機解析法の開発を有機的に連動させて行った。更に並行して開発手法による対象の生体高分子の運動解明を行い、その運動に相関する機能を明らかした。

自由記述の分野

ナノ構造物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、これまで生物学研究において有用ではあるが、敷居が高かった中性子散乱を一般的な測定手法とした。蛋白質運動の解明は、構造だけでは理解が困難であった機能発現機構の解明に繋がっており、今後の創薬研究にも応用されることは間違いない。また、開発した蛋白質ドメイン連結法は他の測定手法に適用可能なだけでなく、これまで調製不可能であった蛋白質の作成能力を秘めており、新たな蛋白質工学を切り拓いたと言える。加えて本研究には多くの若手研究者が参画しており、そのほとんどが昇進を果たしている。以上より本研究は、基礎・応用の学術発展と人材育成に貢献し、将来に繋がる「新世代中性子構造生物学を開拓」したと言える。