蛋白質の中性子構造解析を推進するための技術的基盤の確立

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19370046
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究会発機構
• 研究代表者: 黒木 良太 独立行政法人日本原子力研究会発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主席 (30391246)
• 研究分担者: 玉田 太郎 日本原子力研究会発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (50391248) ; 安達 基泰 日本原子力研究会発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (60293958) ; 城所 俊一 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (80195320) ; 斎藤 稔 弘前大学, 理工学部, 教授 (60196011) ; 海野 久雄 日本原子力研究会発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (20399421) ; 大原 高志 日本原子力研究会発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (60391249) ; 岡崎 伸生 日本原子力研究会発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (60391900) ; 栗原 和男 日本原子力研究会発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (50354890)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: タンパク質 / 中性子解析 / 水和水 / 水素原子 / 結晶構造

研究概要

中性子は水素原子の観測に適するプローブである。中性子を用いて蛋白質の機能発現に重要な水素原子を観測するために、結晶内に配置された蛋白質分子間の接触部位を構成するアミノ酸残基を置換してパッキングを改善する手法や、試料を逐次的に添加して結晶を大型化する手法を確立することによって、ヒト免疫不全ウイルスプロテアーゼおよびブタ膵臓エラスターゼなどの創薬標的蛋白質の中性子結晶構造解析に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] 中性子と放射光の相補的な利用による創薬標的タンパク質の立体構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黒木良太、玉田太郎、栗原和男、大原高志、安達基泰
  • 雑誌名: 薬学雑誌 130巻 ページ: 657-664
  • 査読あり
• [雑誌論文] 中性子回折による蛋白質単結晶の構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 栗原和男、岡崎伸生、黒木良太
  • 雑誌名: Radioisotopes 59巻 ページ: 263-277
  • 査読あり
• [雑誌論文] 中性子を用いた創薬標的蛋白質の立体構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 安達基泰、黒木良太
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 55巻 ページ: 82-87
  • 査読あり
• [雑誌論文] 中性子構造解析および超高分解能X線構造解析によるエラスターゼの高度な機能解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 玉田太郎、黒木良太、木下誉富、多田俊治
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 52巻 ページ: 133-137
  • 査読あり
• [雑誌論文] タンパク質構造解析における中性子結晶学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 黒木良太
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 52巻 ページ: 48-51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small-sized human immunodeficiency virus type-1 protease inhibitors containing allophenylnorstatine to explore the S2' pocket. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hidaka, K., Kimura, T., Abdel-Rahman, H.M., Nguyen, J.T., McDaniel, K.F., Kohlbrenner, W.E., Molla, A., Adachi, M., Tamada, T., Kuroki, R., Katsuki, N., Tanaka, Y., Matsumoto, H., Wang, J., Hayashi, Y., Kempf, D.J., Kiso, Y.
  • 雑誌名: J Med Chem. 52(23) ページ: 7604-7617
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering an improved crystal contact across a solvent-mediated interface of human fibroblast growth factor 1. (2009)
  • 著者名/発表者名: Meher, A.K., Blaber, S.I., Lee, J., Honjo, E., Kuroki, R., Blaber, M.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun. 65 ページ: 1136-1140
  • 査読あり
• [雑誌論文] A neutron crystallographic analysis of T6 porcine insulin at 2. 1 A resolution. (2009)
  • 著者名/発表者名: Iwai, W., Yamada, T., Kurihara, K., Ohnishi, Y., Kobayashi, Y., Tanaka, I., Takahashi, H., Kuroki, R., Tamada, T., Niimura, N.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 65 ページ: 1042-1050
  • 査読あり
• [雑誌論文] A neutron crystallographic analysis of phosphate-free ribonuclease A at 1. 7 A resolution. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yagi, D., Yamada, T., Kurihara, K., Ohnishi, Y., Yamashita, M., Tamada, T., Tanaka, I., Kuroki, R., Niimura, N.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 65 ページ: 892-899
• [雑誌論文] Combined high-resolution neutron and X-ray analysis of inhibited elastase confirms the active-site oxyanion hole but rules against a low-barrier hydrogen bond. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tamada, T., Kinoshita, T., Kurihara, K., Adachi, M., Ohhara, T., Imai, K., Kuroki, R., Tada, T.
  • 雑誌名: J Am Chem Soc. 131 ページ: 11033-11040
• [雑誌論文] Structure of HIV-1 protease in complex with potent inhibitor KNI-272 determined by high-resolution X-ray and neutron crystallography. (2009)
  • 著者名/発表者名: Adachi, M., Ohhara, T., Kurihara, K., Tamada, T., Honjo, E., Okazaki, N., Arai, S., Shoyama, Y., Kimura, K., Matsumura, H., Sugiyama, S., Adachi, H., Takano, K., Mori, Y., Hidaka, K., Kimura, T., Hayashi, Y., Kiso, Y., Kuroki, R.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA. 106 ページ: 4641-4646
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-barrier hydrogen bond in photoactive yellow protein. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, S., Kamikubo, H., Kurihara, K., Kuroki, R., Niimura, N., Shimizu, N., Yamazaki, Y., Kataoka, M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA. 106 ページ: 440-444
  • 査読あり
• [雑誌論文] 中性子結晶構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栗原和男、黒木良太
  • 雑誌名: 化学と生物 47巻 ページ: 868-873
  • 査読あり
• [雑誌論文] X線と中性子を利用して決定した創薬標的タンパク質の立体構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 黒木良太
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 51巻 ページ: 98-99
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary neutron diffraction studies of HIV-1 protease cocrystallized with inhibitor KNI-272. (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsumura, H., Adachi, M., Sugiyama, S., Okada, S., Yamakami, M., Tamada, T., Hidaka, K., Hayashi, Y., Kimura, T., Kiso, Y., Kitatani, T., Maki, S., Yoshikawa, H.Y., Adachi, H., Takano, K., Murakami, S., Inoue, T., Kuroki, R., Mori, Y.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr Sect F64 ページ: 1003-1006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutagenesis of the crystal contact of acidic fibroblast growth factor. (2008)
  • 著者名/発表者名: Honjo, E., Tamada, T., Adachi, M., Kuroki, R., Meher, A., Blaber, M.
  • 雑誌名: J. Synchrotron Radiat. 15 ページ: 285-287
  • 査読あり
• [雑誌論文] A neutron crystallographic analysis of a cubic porcine insulin at pD 6. 6. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, T., Chatake, T., Ohnishi Y., Tanaka, I., Kurihara, K., Kuroki, R., Niimura N.
  • 雑誌名: Chemical Physics 343 ページ: 152-158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Residue 134 determines the dimer-tetramer assembly of nucleoside diphosphate kinase from moderately halophilic bacteria. (2008)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga, H., Ishibashi, M., Arisaka, F., Arai, S., Kuroki, R., Arakawa, T., Tokunaga, M.
  • 雑誌名: FEBS Lett. 582 ページ: 1049-1054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of polyketide synthase-1 (PKS-1) from Cannabis sativa. (2008)
  • 著者名/発表者名: Taguchi, C., Taura, F., Tamada, T., Shoyama, Y., Shoyama, Y., Tanaka, H., Kuroki, R., Morimoto, S.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr. F64 ページ: 217-220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural refinement and extraction of hydrogen atomic positions in polyoxymethylene crystal based on first successful measurements of 2-dimensinal high-energy synchrotron x-ray diffraction and wide-angle neutron diffraction pattern of hydrogenated and deuterated species. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tashiro, K., Hanesaka, M., Ohhara, T., Ozeki, T., Kitano, T., Nishu, T., Kurihara, K., Tamada, T., Kuroki, R., Fujiwara, S., Tanaka, I., Niimura N.
  • 雑誌名: Polymer J. 39 ページ: 1253-1273
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protonation states of buried histidine residues in human deoxyhemoglobin revealed by neutron crystallography. (2007)
  • 著者名/発表者名: Chatake, T., Shibayama, N., Park, S.Y., Kurihara, K.., Tamada, T., Tanaka, I., Niimura, N., Kuroki, R., Morimoto, Y.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 129 ページ: 14840-14841
  • 査読あり
• [雑誌論文] “Crystal Lattice Engineering"an approach to engineer protein crystal contacts by creating intermolecular symmetry: Crystallization and structure determination of a mutant human RNase 1 with a hydrophobic interface of leucines. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yamada, H., Tamada, T., Kosaka, M., Miyata, K., Fujiki, S., Tano, M., Moriya, M., Yamanishi, M., Honjo, E., Tada, H., Ino, T., Yamaguchi, H., Futami, J., Seno, M., Nomoto, M., Hirata, T., Yoshimura, M., Kuroki, R.
  • 雑誌名: Protein Science 16 ページ: 1389-1397
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Dinuclear Ni(μ-H)Ru Complex Derived from H2. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ogo, S., Kabe, R., Uehara, K., Kure, B., Nishimura, T., Menon, S.C., Harada, R., Fukuzumi, S., Higuchi, Y., Ohhara, T., Tamada, T., Kuroki, R.
  • 雑誌名: Science 316 ページ: 585-587
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization of porcine pancreatic elastase and a preliminary neutron diffraction experiment. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita, T., Tamada, T., Imai, K., Kurihara, K., Ohhara, T., Tada, T., Kuroki, R.
  • 雑誌名: Acta Cryst. F63 ページ: 315-317
  • 査読あり
• [学会発表] Collaborative Use of X-ray and Neutron Diffraction for Investigation of Enzyme-Inhibitor Interaction (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryota Kuroki
  • 学会等名: Taiwan-Japan Joint Seminar on Crystallography and IPR Seminar
  • 発表場所: 大阪大学・蛋白質研究所(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2009-12-07
• [学会発表] X線と中性子を用いた創薬標的タンパク質の立体構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 黒木良太
  • 学会等名: 「生体超分子構造」第6回公開シンポジウム
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター(大阪府豊中市)
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] Structure of Enzyme-Inhibitor Complex by Neutron Crystallography (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryota Kuroki
  • 学会等名: Neutrons in Biology
  • 発表場所: Santa Fe, AR (USA)
  • 年月日: 2009-10-25
• [学会発表] 中性子と放射光の相補的な利用による創薬標的タンパク質の立体構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 黒木良太
  • 学会等名: 日本薬学会第129年会一般シンポジウムS-30、「創薬を目指す量子ビーム施設-放射光と中性子の有効利用-」
  • 発表場所: 京都国際会議場(京都)
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] X線と中性子を用いて解析したヒト免疫不全ウイルスプロテアーゼ-阻害剤複合体の立体構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒木良太
  • 学会等名: 酵素工学研究会30周年記念シンポジウム
  • 発表場所: かずさアカデミアホール(千葉県木更津市)
  • 年月日: 2008-11-13
• [学会発表] Structures of Drug-Target Proteins Determined by both X-ray and Neutron Diffraction (2008)
  • 著者名/発表者名: Ryota Kuroki
  • 学会等名: The 21st Congress of the International Union of Crystallography (IUCr2008)
  • 発表場所: Osaka International Convention Center. (Osaka)
  • 年月日: 2008-08-25
• [学会発表] 医薬品作用の基本原理:タンパク質のかたちと分子認識 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒木良太
  • 学会等名: 九州大学薬学部公開講座
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2008-07-20
• [学会発表] X線と中性子を用いて観測した蛋白質や水和水の構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒木良太
  • 学会等名: 中性子と放射光の相補利用セミナー
  • 発表場所: 臨床研究情報センター(神戸市)
  • 年月日: 2008-02-08
• [学会発表] 「X線と中性子を用いて観測した蛋白質水和水の熱力学的特徴 (2007)
  • 著者名/発表者名: 黒木良太
  • 学会等名: 日本生物物理学会シンポジウム、立体構造から生体分子間相互作用の熱力学へ
  • 発表場所: 横浜国際会議場(横浜市)
  • 年月日: 2007-12-05
• [図書] 「医療関連酵素」、酵素利用技術体系(小宮山眞監修) (2010)
  • 著者名/発表者名: 安達基泰、角南智子、黒木良太
  • 総ページ数: 34-37
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] I-第6章「抗体を用いた結晶化」、タンパク質結晶の新展開(高野和文監修) (2008)
  • 著者名/発表者名: 玉田太郎、新井栄揮、本庄栄二郎、黒木良太
  • 総ページ数: 119-129
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] II-第2章「中性子」、タンパク質結晶の新展開(高野和文監修) (2008)
  • 著者名/発表者名: 大原高志、玉田太郎、栗原和男、黒木良太
  • 総ページ数: 178-188
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 「組換えタンパク質の発現と精製のコツ」、タンパク質精製と取り扱いのコツ(森山達哉編) (2007)
  • 著者名/発表者名: 本庄栄二郎、黒木良太
  • 総ページ数: 136-139、155-174
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 「中性子解析」, 生命科学のための機器分析ハンドブック(西村善文編) (2007)
  • 著者名/発表者名: 黒木良太、安達基泰、栗原和男、玉田太郎
  • 総ページ数: 210-215
  • 出版者: 羊土社
• [産業財産権] 生体分子の大型結晶育成のための方法および装置 (2009)
  • 発明者名: 新井栄揮、黒木良太
  • 権利者名: 日本原子力研究開発機構
  • 産業財産権番号: 特許・特許出願第2009-157615号
  • 出願年月日: 2009-07-02