分子混雑環境下におけるクリスタリンの構造解析

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K06579
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 井上 倫太郎 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (80563840)
• 研究分担者: 杉山 正明 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (10253395)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 中性子散乱 / クリスタリン

研究実績の概要

前年度においては、細胞中の生体高分子のタンパク質濃度 (>100 mg/mL)に匹敵する部分重水素化 (72%重水素化)アルファクリスタリンの調製に成功した。この調製したアルファクリスタリンは、100%重水中でほぼ散乱的に不可視化できる特徴を有する。そこで、100 mg/mL72%部分重水素化アルファクリスタリンに最終濃度が1.9mg/mLになるように軽水素化アルファクリスタリンを混合した系(以降、濃厚系)を調整した。その濃厚系に対して37度にて時分割小角中性子散乱(TR-SANS)測定を行い、サブユニット交換の有無を確認した。時間経過に伴い前方散乱強度の低下が確認されてことから、この濃厚系に対してもサブユニット交換が存在することを実験的に確認することができた。更に、この交換速度を過去に調べた希薄系及び準濃厚系と比較すると濃厚系の方が交換速度が低下していることが確認された。希薄系及び準濃厚系におけるアルファクリスタリンのサブユニット交換はアルファクリスタリンの会合体からの単量体の解離及び再結合を素過程としたモデル(monomer-association-dissociation model)により説明することができたので、一つのアプローチとして同様のモデルで解析したところ濃厚系のサブユニット交換もうまく説明することができた。特に、会合体からの単量体の解離の速度を低下することで実験結果を再現することができた。この濃厚系における交換速度の低下が機能に影響を及ぼしていると示唆される。

研究成果

• [雑誌論文] Tracking the Structural Development of Amyloid Precursors in the Insulin B Chain and the Inhibition Effect by Fibrinogen (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Naoki、Inoue Rintaro、Makino Yoshiteru、Sekiguchi Hiroshi、Shibayama Naoya、Naito Akira、Sugiyama Masaaki、Chatani Eri
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 126 ページ: 10797～10812
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.2c05136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extracting time series matching a small-angle X-ray scattering profile from trajectories of molecular dynamics simulations (2022)
  • 著者名/発表者名: Shimizu Masahiro、Okuda Aya、Morishima Ken、Inoue Rintaro、Sato Nobuhiro、Yunoki Yasuhiro、Urade Reiko、Sugiyama Masaaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 9970-1-13
  • DOI: 10.1038/s41598-022-13982-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Efficient Multiple Domain Ligation for Proteins Using Asparaginyl Endopeptidase by Selection of Appropriate Ligation Sites Based on Steric Hindrance (2022)
  • 著者名/発表者名: Okuda Aya、Shimizu Masahiro、Inoue Rintaro、Urade Reiko、Sugiyama Masaaki
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 62 ページ: e202214412-1-6
  • DOI: 10.1002/anie.202214412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pathway Dependence of the Formation and Development of Prefibrillar Aggregates in Insulin B Chain (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa Yuki、Yuzu Keisuke、Yamamoto Naoki、Morishima Ken、Inoue Rintaro、Sugiyama Masaaki、Iwasaki Tetsushi、So Masatomo、Goto Yuji、Tamura Atsuo、Chatani Eri
  • 雑誌名: Molecules 巻: 27 ページ: 3964～3964
  • DOI: 10.3390/molecules27133964
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Data Collection for Dilute Protein Solutions via a Neutron Backscattering Spectrometer (2022)
  • 著者名/発表者名: Tominaga Taiki、Nakagawa Hiroshi、Sahara Masae、Oda Takashi、Inoue Rintaro、Sugiyama Masaaki
  • 雑誌名: Life 巻: 12 ページ: 675～675
  • DOI: 10.3390/life12050675
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Dynamics and Structure of Intrinsically Disordered Region of Hef as Studied by Solution Scattering (2022)
  • 著者名/発表者名: INOUE, Rintaro; ODA, Takashi; NAKAGAWA, Hiroshi; TOMINAGA, Taiki; KAWAKITA, Yukinobu; SATO, Mamoru; SUGIYAMA, Masaak
  • 学会等名: SAS2022
  • 国際学会
• [学会発表] Integrated Method with Analytical Ultracentrifugation and Small-Angle Scattering (AUC-SAS) for the Structural Analysis of a Biomacromolecule in a Polydisperse Solution. (2022)
  • 著者名/発表者名: MORISHIMA, Ken; OKUDA, Aya; SATO, Nobuhiro; SHIMIZU, Masahiro; YUNOKI, Yasuhiro; INOUE, Rintaro; URADE, Reiko; SUGIYAMA
  • 学会等名: SAS2022
  • 国際学会
• [学会発表] 高濃度環境下のα-クリスタリンのサブユニット交換 (2022)
  • 著者名/発表者名: 井上倫太郎、杉山正明
  • 学会等名: 第22回日本中性子科学会年会
• [備考]
  • URL: https://www.rri.kyoto-u.ac.jp/PSlab/s-publication.html