放射光X線溶液広角散乱のハイスループット化による蛋白質の階層構造解析法の確立

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19570148
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 平井 光博 群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00189820)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: タンパク質 / 生体膜 / 階層構造 / フォールディング / アミロイド形成 / X線広角散乱 / 放射光

研究概要

第3世代の放射光源を用いたX線広角散乱法は,溶液中でのタンパク質などの階層構造や機能発現のin situ観測をする鍵となる。溶液X線広角散乱法の確立を目的とした本研究の実施によって,放射線ダメージを回避しながら高い統計精度の散乱データを得ることが可能となり,タンパク質の水和シェルと構造転移の関係,タンパク質のアミロイド転移における核形成・成長の全過程の観測,アミロイド転移にともなうタンパク質のダイナミックスの変化を明らかにした。その結果は,11報の学術論文,5件の国際会議および18件の国内学会・研究会(招待講演7件)にて発表した。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamics of apomyoglobin in the alpha-to-beta transition and of partially unfolded aggregated protein (2009)
  • 著者名/発表者名: E. Fabiani, A. M. Stadler, D. Madern, M. M. Koza, M. Tehei, M. Hirai, G. Zaccai
  • 雑誌名: Eur.Biophys.J. 38 ページ: 237-244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of alcohols on glycosphingolipid aggregates (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Onai, M. Hirai
  • 雑誌名: Trans.Material Res.Soc.Jpn. 33 ページ: 567-572
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural transition of protein observed wide-angle scattering : Study of protein folding under osmotic pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Hirai
  • 雑誌名: KEK Proceeding 8 ページ: 87-90
• [雑誌論文] Feasibility of complementary use of neutron and X-ray scattering techniques in research of lipid mixtures (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Hirai
  • 雑誌名: J.Phys. : Conference Series 83 ページ: 012003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of osmotic pressure on ganglioside-cholesterol-DOPC lipid mixture (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Onai, M. Hirai
  • 雑誌名: J.Phys. : Conference Series 83 ページ: 012016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Membrane properties of dipalmitoyl bis (monoaclyglycero) phosphate (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Hayakawa, A. Makino, S. Michaud, M. Lagarde, A. Douteau, K. Ito, M. Hirai, T. Kobayashi
  • 雑誌名: MEMBRANE 32 ページ: 221-228
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional properties of glycosphingolipid aggregates and mixtures with cholesterol and phospholipid (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Hirai, T. Onai
  • 雑誌名: Trans.Material Res.Soc.Jpn. 32 ページ: 287-292
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of cations on the structure of sodium bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinate water-in-oil microemulsion (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Kawai-Hirai, M. Hirai
  • 雑誌名: J.Appl.Cryst. 40 ページ: s274-s278
  • 査読あり
• [雑誌論文] Permeability of water through a raft model membrane clarified by time-resolved SANS and SAXS (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Hirai, T. Onai, M. Koizumi, H. Hirai, K. Kasahara,, N. Suzuki, K. Yuyama, K. Inoue
  • 雑誌名: J.Appl.Cryst. 40 ページ: s159-s164
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collapse of the hydration shell of a protein prior to thermal unfolding (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Koizumi, H. Hirai, T. Onai, K. Inoue, M. Hirai
  • 雑誌名: J.Appl.Cryst. 40 ページ: s175-s178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initial process of amyloid formation of apomyoglobin and effect of glycosphingolipid GM1 (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Onai, M. Koizumi, H. Lu, K. Inoue, M. Hirai
  • 雑誌名: J.Appl.Cryst. 40 ページ: s184-s189
  • 査読あり
• [学会発表] タンパク質内包リポソームの構造特性とその制約空間におけるタンパク質の構造安定性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 萩原慶彦, 小内輝明, 平井光博
  • 学会等名: 第27回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場エポカル
  • 年月日: 20100309-20100310
• [学会発表] タンパク質内包リポソームの構造特性とその制約空間におけるタンパク質の構造安定性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小内輝明, 平井光博
  • 学会等名: 第26回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場エポカル
  • 年月日: 20100309-20100310
• [学会発表] Structural Characterization of Liposome Occluding Proteins Under Different Preparation Conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: 萩原慶彦, 平井光博
  • 学会等名: 日本生物物理学会第47回年会
  • 発表場所: アスティとくしま
  • 年月日: 20091030-20091101
• [学会発表] Wide-angle X-ray scattering study of pH dependence on the structure of the vesicle containing glycosphingolipid under osmotic pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: 小内輝明, 平井光博
  • 学会等名: 日本生物物理学会第47回年会
  • 発表場所: アスティとくしま
  • 年月日: 20091030-20091101
• [学会発表] Protein Folding and Unfolding under Osmotic Pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Hirai, T. Onai, C. Gou, K. Inoue
  • 学会等名: XIV International Conference on Small-Angle Scattering
  • 発表場所: Oxford, UK
  • 年月日: 20090913-20090918
• [学会発表] Interaction of Cholera Toxin B-subunits with raft-model vesicles containing glycosphingolipids studied by using SAXS and WAXS (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Hagiwara, M. Hirai
  • 学会等名: XIV International Conference on Small-Angle Scattering
  • 発表場所: Oxford, UK
  • 年月日: 20090913-20090918
• [学会発表] Effect of PVP on the structure of large uni-lamellar vesicles containing glycosphingolipid clarified by using WAXS (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Onai, M. Hirai
  • 学会等名: XIV International Conference on Small-Angle Scattering
  • 発表場所: Oxford, UK
  • 年月日: 20090913-20090918
• [学会発表] Slow dynamics of raft model membrane composed of glycosphingolipid (2008)
  • 著者名/発表者名: 平井光博, 小内輝明
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20081203-20081205
• [学会発表] A wide-angle X-ray scattering study of influence of PVP on the structure of large unilamellar vesicles containing glycosphingolipid (2008)
  • 著者名/発表者名: 小内輝明, 平井光博
  • 学会等名: 日本生物物理学会第46回年会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 20081203-20081205
• [学会発表] ラフトモデル膜のダイナミックス,アミロイド蛋白質の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平井光博, 小内輝明
  • 学会等名: 日本中性子科学会第8回年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20081201-20081202
• [学会発表] 放射光X線広角散乱によるタンパク質の階層構造と構造転移の研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平井光博
  • 学会等名: 第12回 SPring-8シンポジウム
  • 発表場所: 東京国際交流館
  • 年月日: 20081030-20081101
• [学会発表] Protein folding under osmotic pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Hirai
  • 学会等名: IUCr2008 Satellite Meeting on X-ray and Neutron Techniques for Nano-Structural Researc
  • 発表場所: 高輝度光科学研究センター
  • 年月日: 20080821-20080823
• [学会発表] タンパク質の構造転移と広角散乱 : 浸透圧下における折畳みの研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平井光博
  • 学会等名: PF研究会「ナノ構造解析・センシングにおける小角散乱の利用高度化の将来展望」
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] 浸透圧下における糖脂質を含むリポソームの構造研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小内輝明, 平井光博
  • 学会等名: PF研究会「ナノ構造解析・センシングにおける小角散乱の利用高度化の将来展望」
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] Prospect of the Study of Protein Hierarchical Structures in Solutions using Wide-Angle Scattering (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Hirai
  • 学会等名: Workshop on Nanostructural Analysis with wide-q data
  • 発表場所: JAEA, 東海
  • 年月日: 2008-01-27
• [学会発表] Correlation between wide-angle X-ray scattering profile and helical structure (2007)
  • 著者名/発表者名: 中川隆司, 柳茂, 平井光博, 野中孝, 木原裕, 小島正樹
  • 学会等名: 日本生物物理学会第45回年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20071221-20071223
• [学会発表] Interaction og ganglioside-contained lipid mixture with denatured protein clarified by SAXS and WAXS (2007)
  • 著者名/発表者名: 平井光博, 陳剛, 小内輝明, 井上勝晶
  • 学会等名: 日本生物物理学会第45回年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20071221-20071223
• [学会発表] Effect of PVP on the structure of ganglioside/cholesterol/dioleoylphospha tidylcholine mixtures (2007)
  • 著者名/発表者名: 小内輝明, 平井光博
  • 学会等名: 日本生物物理学会第45回年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20071221-20071223
• [学会発表] Effect of osmotic pressure on unfolding-refolding of globular proteins clarified by wide-angle X-ray scattering (2007)
  • 著者名/発表者名: 陳剛, 小内輝明, 井上勝晶, 平井光博
  • 学会等名: 日本生物物理学会第45回年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 20071221-20071223
• [学会発表] Functions of Raft Model Membrane Clarified by X-ray and Neutron Scattering Methods (2007)
  • 著者名/発表者名: 平井光博
  • 学会等名: 第18回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 20071207-20071209
• [学会発表] 埋もれた界面の機能について (2007)
  • 著者名/発表者名: 平井光博
  • 学会等名: 埋もれた界面のX線・中性子解析に関するワークショップ2007
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 20070722-20070724
• [学会発表] ラフトモデル膜の水の透過のX線・中性子散乱法による研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 小内輝明, 平井光博
  • 学会等名: 埋もれた界面のX線・中性子解析に関するワークショップ2007
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 20070722-20070724
• [学会発表] 放射光X線広角散乱法によるタンパク質の階層構造とフォールディングの研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 平井光博
  • 学会等名: 日本生物物理学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 室蘭工業大学
  • 年月日: 2007-08-06