| 研究課題/領域番号 |
18K14642
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
中野 美紀 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 特別研究員 (40625894)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | X線自由電子レーザー / 単粒子解析 / 位相回復 / コヒーレントX線イメージング |
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| 研究実績の概要 |
X線自由電子レーザー（XFEL）による単粒子立体構造解析は、膜タンパク質や巨大複合体など、結晶化が難しい生体分子や生体組織を自然に近い状態で観察できる新しい構造生物学的手法である。
実空間で高い解像度を持つ分子構造を復元するためには、十分な回折強度を持つ回折画像が必要である。しかしXFELの強いビームを用いても、単粒子の生体分子から得られる回折強度は極めて弱く、回折画像のS/N比は極めて小さい。通常、S/N比を高めるため、実験で得られた回折像は、解析の前にbinningやcroppingなどの前処理が行われる。しかし、検出器上で複数のピクセルをまとめるbinning は、波数空間内での解像度を粗くすることに相当し、まとめられたピクセル内の詳細情報が失われることになる。また、二次元回折像を三次元回折強度分布に組み立てる際には、波数空間内での回折強度を補間する必要があるが、binningによる解像度の変化は、この補間パラメーターの調整も必要とする。
我々は、シミュレーションにより作成したリボソームの二次元回折像から三次元回折強度分布を組み立てるための最適なパラメーターセットの調査を行った。その結果、位相回復法によって復元された分子構造の解像度は、補間パラメーターには敏感であるが、binning ステップサイズによる影響は小さいことが判明した。波数空間内での三次元回折強度分布構築に最適なパラメーターセットを使用すると、binningステップサイズは線形オーバーサンプリング比4に相当するサイズで十分であることを示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
反復的に三次元回折強度分布を回復する過程での適切なパラメーター調整の指針を示し、シミュレーションで作成した回折パターンを用いてリボソームサイズの生体分子の３次元構造の構造回復が可能であることを示した。
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| 今後の研究の推進方策 |
三次元回折強度分布の再構築の過程で、各画像間の回折強度のバラツキを反復的に修正する手法の開発を試みる。さらに再構築された三次元回折強度分布から等方的なノイズの除去を行うことで、より解像度の高い分子構造の復元を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使使用額が生じた理由：PCおよびPC周辺機器を予定より安く購入できたため。
使用計画：ソフトウェアの購入、および成果発表を効果的に行うために使用する。
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