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2010 年度 実績報告書

新型パルス中性子回折計を利用した次世代構造生物学

研究課題

研究課題/領域番号 20612002
研究機関茨城大学

研究代表者

田中 伊知朗  茨城大学, 工学部, 准教授 (20354889)

研究分担者 友寄 克亮  茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 産学官連携研究員 (10455909)
山田 太郎  茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 助教 (40455910)
日下 勝弘  茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 准教授 (10414591)
大西 裕季  茨城大学, 工学部, 産学官連携研究員 (50455911)
キーワードJ-PARC / 生体高分子用中性子回折計(iBIX) / 中性子結晶解析 / 水素 / 水素結合 / タンパク質 / 水和水
研究概要

J-PARC物質生命実験施設(MLF)において、生体高分子用中性子回折装置(iBIX)が、我々のグループにより本格供用されている。今年度は、複数のタンパク質のデータ測定を完了し、そのうち120kW出力時の測定データの結晶構造解析が完了した。標準タンパク質でもある核酸分解酵素リボヌクレァーゼAであり、体積約5mm^3で10日余の測定で目的の水素位置および水の向きまで確認できた。この結果から、1mm^3の試料結晶体積があれば、J-PARCが1MWになったときには3日程度で測定が完了できるという予想が正しいことが確認できた。そのほか、アミロイド病因タンパク質(結晶体積約2.5mm^3)、ヘモグロビンタンパク質(1辺の格子長約200A)のフルデータ測定にも成功し、現在解析を進めている。これらは、結晶の大きさ、結晶格子の大きさともに、従来型の中性子装置では測定が困難と思われるクラスにあたり、その測定に成功したことで、新型中性子装置iBIXの高性能ぶりが確認できたといえる。
また、従来装置による測定で、トリプシン阻害剤複合体については、中性子構造解析が完了し、酵素活性状態におけるプロトン移動の情報、分子内部の水の振る舞いから判明した酵素反応の進行状況、水分子の強固な水素結合から判明した阻害剤の阻害機構など、中性子解析による水素位置情報が分からないと、はっきりとはいえない実験事実が判明した。
さらに、これまで得られた生体高分子の中性子解析結果から、タンパク質におけるヒスチジンのプロトネーションや水和水の水素結合の性質や特徴を統計的に調べることで、タンパク質がいかに巧妙に、分子レベルで機能しているかの知見を得ることができた。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (12件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] X-ray and neutron protein crystallographic analysis of the trypsin-BPTI complex2011

    • 著者名/発表者名
      K.Kawamura, I.Tanaka, et al.
    • 雑誌名

      Acta Cryst D

      巻: 67 ページ: 140-148

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 茨城県生命物質構造解析装置(iBIx)による水素・水和水の構造研究/産業利用2011

    • 著者名/発表者名
      田中伊知朗, ほか
    • 雑誌名

      RADIOISOTOPES

      巻: 60 ページ: 89-97

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 供用を開始したJ-PARCの新しい生物用中性子回折装置(iBIx)2010

    • 著者名/発表者名
      田中伊知朗, ほか
    • 雑誌名

      薬学雑誌

      巻: 130 ページ: 665-670

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neutron Structure Malysis by IBARAKI Biological Crystal Diffractometer (iBIX) in J-PARC2010

    • 著者名/発表者名
      I.Tanaka, et al.
    • 雑誌名

      Acta Cryst D

      巻: 66 ページ: 1194-1197

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization Phase Diagram, the Growth of Large Single Crystals of Bovine alpha-Lactoglobulin2010

    • 著者名/発表者名
      D.Yagi, I.Tanaka, et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.:Conference Series

      巻: 251 ページ: 012030(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current Status of IBARAKI Biological Crystal Diffractometer iBIX-Several Examples of the Measurement2010

    • 著者名/発表者名
      K.Kusaka, I.Tanaka, et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.: Conference Series

      巻: 251 ページ: 012031(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Apreliminary neutron diffraction analysis of Achromobacter protease I2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Ohnishi, I.Tanaka, et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.: Conference Series

      巻: 251 ページ: 012032(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A preliminary neutron crystallography on the trypsin-bovine pancreatic trypsin inhibitor complex2010

    • 著者名/発表者名
      K.Kawamura, I.Tanaka, et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.: Conference Series

      巻: 251 ページ: 012033(1-4)

    • 査読あり
  • [学会発表] リボヌクレアーゼAの構造解析2011

    • 著者名/発表者名
      日下勝弘
    • 学会等名
      第2回MLFシンポジウム
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構KEK(茨城県つくば市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-01-17
  • [学会発表] 茨城県生命物質構造解析装置(iBIX)の概要2011

    • 著者名/発表者名
      田中伊知朗, ほか
    • 学会等名
      第2回MLFシンポジウム
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構KEK(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2011-01-17
  • [学会発表] トリプシン-BPTI複合体の触媒3残基のプロトン化状態と接触領域のH/D交換の観測2010

    • 著者名/発表者名
      川村健治, ほか
    • 学会等名
      日本中性子科学会第10回年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2010-12-11
  • [学会発表] ヒト-トロンビン阻害剤複合体における水和構造2010

    • 著者名/発表者名
      山田太郎, ほか
    • 学会等名
      日本中性子科学会第10回年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2010-12-11
  • [学会発表] ウリジン5'-一リン酸ニナトリウム七水和物の中性子結晶構造解析2010

    • 著者名/発表者名
      山村滋典、田中伊知朗, ほか
    • 学会等名
      日本中性子科学会第10回年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2010-12-11
  • [学会発表] J-PARC茨城県生命物質構造解析装置(iBIx)の概要-タンパク質フルデータ測定開始-2010

    • 著者名/発表者名
      田中伊知朗, ほか
    • 学会等名
      日本中性子科学会第10回年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2010-12-10
  • [学会発表] 茨城県生命物質構造解析装置iBIXの検出器高機能化開発2010

    • 著者名/発表者名
      細谷孝明、田中伊知朗, ほか
    • 学会等名
      日本中性子科学会第10回年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2010-12-10
  • [学会発表] 茨城県生命物質構造解析装置iBIXによる初タンパク質構造解析2010

    • 著者名/発表者名
      日下勝弘
    • 学会等名
      日本中性子科学会第10回年会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)(招待講演)
    • 年月日
      2010-12-09
  • [学会発表] J-PARC茨城県生命物質構造解析装置(iBIx)による初のタンパク質中性子構造解析2010

    • 著者名/発表者名
      日下勝弘, ほか
    • 学会等名
      2010年度日本結晶学会年会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府吹田市)(招待講演)
    • 年月日
      2010-12-03
  • [学会発表] J-PARC茨城県生命物質構造解析装置(iBIx)の概要-タンパク質フルデータ測定開始-2010

    • 著者名/発表者名
      田中伊知朗, ほか
    • 学会等名
      2010年度日本結晶学会年会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2010-12-03
  • [学会発表] Neutrons in diffraction structural biology making the best use of neutrons2010

    • 著者名/発表者名
      L.Tanaka
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Diffraction Structural Biology(ISDSB2010)
    • 発表場所
      パリ第11大学(Orsay, France)(招待(基調)講演)
    • 年月日
      2010-05-28
  • [学会発表] Apreliminary neutron crystallography on the trypsin-bovine pancreatic trypsin inhibitor complex2010

    • 著者名/発表者名
      K.Kawamura, I.Tanaka, et al.
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Diffraction Structural Biology(ISDSB2010)
    • 発表場所
      パリ第11大学(Orsay, France)
    • 年月日
      2010-05-27
  • [図書] Neutron Protein Crystallography:Hydrogen, Protons, and Hydration in Biomacromolecules2011

    • 著者名/発表者名
      N.Niimura, A.Podjarny
    • 総ページ数
      233
    • 出版者
      Oxford University Press
  • [備考]

    • URL

      http://info.ibaraki.ac.jp/Profiles/7/0000696/profile.html

  • [備考]

    • URL

      http://www.fas.ibaraki.ac.jp/?page_id=103

  • [備考]

    • URL

      http://nsb.mat.ibaraki.ac.jp/index.html

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公開日: 2012-07-19  

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