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2009 年度 実績報告書

蛋白質機能を支えるダイナミクスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20370062
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

片岡 幹雄  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (30150254)

研究分担者 上久保 裕生  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 准教授 (20311128)
山崎 洋一  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (40332770)
キーワード動力学的転移 / 非天然構造 / 核酸分解酵素 / 中性子非干渉性散乱 / 平均二乗変位 / 水和水 / 動力学の階層性 / タンパク質動力学
研究概要

蛋白質が機能を発現するためには、固有の立体構造の折りたたまれる必要がある。折りたたまれることにより獲得される物性が、蛋白質と単なるポリペプチドとの違いをもたらしていると期待される。我々は黄色ブドウ球菌核酸分解酵素(SNase)を用いて、生理的条件下では折りたたまれていないが酵素活性を有する変異体(Δ137-149)の作製に成功している。Δ137-149は、天然変性蛋白質のモデル系とみなすこともできる。野生型(折りたたまれている)とΔ137-149(折りたたまれていない)を用いて、蛋白質ダイナミクスに対する構造状態の効果を中性子散乱により調べた。野生型とΔ137-149の水和試料および脱水和試料について、異なるエネルギー分解能の分光器4台を用いて、中性子非干渉性散乱実験を様々な温度で行い、平均二乗変位(MSD)の温度依存性を求めた。4nsの分解能では、水和試料に対して、MSDの温度依存性に構造状態による差はほとんど観ることができなかったが、脱水和試料については明確な差が見出された。脱水和試料では、140Kにのみ動力学転移が見られる。転移後のMSDの増加率はΔ137-149の方が大きく、折り畳みによって蛋白質が硬くなることが示される。水和試料では、新たに240Kに転移が生じるが、構造状態には依存しない。しかし、分解能400psの分光器でのみ、系統的に構造状態による差が見出された。以上の結果、生理的条件下での蛋白質の動力学は、主に水和水に支配されているが、動力学の階層性は構造状態に依存することが明らかになった。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (20件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of conformational states on protein dynamical transition2010

    • 著者名/発表者名
      H.Nakagawa
    • 雑誌名

      Biochim.Biophys.Acta 1804

      ページ: 27-33

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-local interaction responsible for the tertiary structural formation of Staphylococcal nuclease2010

    • 著者名/発表者名
      Shingo Kato
    • 雑誌名

      Biophys.J 98

      ページ: 678-686

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-assembling Formation and Enhanced Magnetic Properties of Three-dimensional Super-lattics Structures Composed of Cube- and Sphere-shaped EuS nanocrsytals2010

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tanaka
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials 22(印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural effects on the ultrafast photoisomerization of photoactive yellow protein : Transient absorption spectroscopy of two point mutants2009

    • 著者名/発表者名
      Pascale Changenet-Barret
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.C. 113

      ページ: 11605-11613

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-aggregation of magnetic semiconductor EuS nanocrystals2009

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tanaka
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 518

      ページ: 870-872

    • 査読あり
  • [学会発表] 中性子結晶構造解析による蛋白質中の「低障壁」水素結合の発見2009

    • 著者名/発表者名
      上久保裕生
    • 学会等名
      第9回日本中性子科学会年会
    • 発表場所
      茨城
    • 年月日
      20091209-20091211
  • [学会発表] Low barrier hydrogen bond in photoactive yellow protein and its role in photoreaction2009

    • 著者名/発表者名
      Mikio Kataoka
    • 学会等名
      The 1st NCTU-NAIST workshop on "Molecular/Nano Science"
    • 発表場所
      新竹(台湾)
    • 年月日
      20091111-20091113
  • [学会発表] Photoactive Yellow Proteinの低障壁水素結合2009

    • 著者名/発表者名
      山口繁生
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] 中性子非弾性散乱で蛋白質の熱揺らぎを測る2009

    • 著者名/発表者名
      片岡幹雄
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] Rc-PYPと相互作用タンパク質を用いた酵素活性の光制御系の作製2009

    • 著者名/発表者名
      久保晴政
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] Rhodobacter capsulatus由来PYPの相互作用様式の解析2009

    • 著者名/発表者名
      山崎洋一
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] Rc-PYPの低温分光2009

    • 著者名/発表者名
      濱口祐也
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] キメラを用いたPhotoactive Yellow Proteinの研究2009

    • 著者名/発表者名
      松本啓佑
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] Staphylococcal nucleaseアラニン挿入変異体の結晶学的研究2009

    • 著者名/発表者名
      吉岡紘志
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] エレメント置換による蛋白質の機能獲得の試み2009

    • 著者名/発表者名
      小賀坂彰浩
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] アゾベンゼンを用いた構造エレメントのモジュレーション2009

    • 著者名/発表者名
      齊藤謙介
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] 誘導折り畳み反応のΦ値解析:スタフィロコッカルヌクレアーゼ変異体の誘導折り畳み反応におけるリガンド結合の役割2009

    • 著者名/発表者名
      鬼塚正義
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] 電子常磁性共鳴分光法による天然変性Staphylococcal nuclease変異体の構造解析2009

    • 著者名/発表者名
      澤田宏起
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] 網羅的アラニン挿入変異解析法を用いたジヒドロ葉酸還元酵素の機能発現および構造形成領域の抽出2009

    • 著者名/発表者名
      芝るみ
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] 網羅的アラニン挿入変異解析によるHuman p100 SNase様ドメインの構造形成に関わる領域の抽出2009

    • 著者名/発表者名
      小川洋子
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] 蛋白質の調和運動と非調和運動に対する水和効果2009

    • 著者名/発表者名
      中川洋
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      20091030-20091101
  • [学会発表] Effect of Hydration Water on Protein Dynamics2009

    • 著者名/発表者名
      Mikio Kataoka
    • 学会等名
      The 3rd UT Horiba Interantional Symposium on Hydrogen and Water in Condensed Matter Physics
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      20091012-20091016
  • [学会発表] Low barrier hydrogen bond in photoactive yellow protein and its role in photoreaction2009

    • 著者名/発表者名
      Mikio Kataoka
    • 学会等名
      Telluride Science Research Center (TSRC) Work shop on Protein Dynamics 2009
    • 発表場所
      テルライド(アメリカ)
    • 年月日
      20090803-20090807
  • [学会発表] イェロープロテインの低障壁水素結合の形成とその役割2009

    • 著者名/発表者名
      片岡幹雄
    • 学会等名
      第36回生体分子化学討論会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20090619-20090620
  • [学会発表] タンパク質動力学に対する水和の効果2009

    • 著者名/発表者名
      片岡幹雄
    • 学会等名
      第9回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      20090520-20090522
  • [図書] Protein dynamics studied by neutron incoherent scattering2010

    • 著者名/発表者名
      Mikio Kataoka
    • 出版者
      John Wiley(印刷中)

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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