2022 年度研究成果報告書

中性子単結晶構造解析よるノイラミニダーゼの強い水素結合の観測と反応機構解明

研究課題

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研究課題/領域番号	20K06572
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分43040:生物物理学関連
研究機関	茨城大学
研究代表者	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, 産学官連携准教授 (40455910)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	中性子結晶構造解析 / ノイラミニダーゼ
研究成果の概要	ネズミチフス菌由来の酵素ノイラミニダーゼのX線・中性子結晶構造を行うことによりその酵素反応に重要な役割を果たすと考えられているアミノ酸残基のプロトン化状態を決定した。フリー状態に近いノイラミニダーゼおよびノイラミニダーゼ・阻害剤複合体中の重要チロシン残基の水酸基はグルタミン酸のカルボキシル基と短めではあるが通常の水素結合を形成していた。このことからチロシン残基の水酸基は反応開始時点で強い活性を有していないことが判明した。
自由記述の分野	構造生物学
研究成果の学術的意義や社会的意義	ネズミチフス菌由来の酵素ノイラミニダーゼのX線・中性子結晶構造に成功した。これは世界で初めてのノイラミニダーゼ類の中性子構造解析例である。２つの状態のノイラミニダーゼの酵素反応で重要とされる活性部位中のアミノ酸残基のプロトン状態および水素結合ネットワークを決定した。ネズミチフス菌由来のノイラミニダーゼの立体構造はインフルエンザ治療薬の重要なターゲットタンパク質であるヒトインフルエンザウイルス由来ノイラミニダーゼと類似しており、その反応形式も共通すると考えられている。本研究で得られた結果は、今後、ノイラミニダーゼ類の反応機構およびその新規阻害剤をデザインするための重要な知見を与えるものである。