蛋白質の折り畳み過程を追跡するための高速分光システムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12558081
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 高橋 聡 京都大学, 工学研究科, 助手 (30283641)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石森 浩一郎 京都大学, 工学研究科, 助教授 (20192487) ; 原田 最之 島津製作所, 分析機器事業部, 副主任
• Keywords: 蛋白質の折り畳み / 時分割測定 / 溶液混合装置 / CD測定装置 / シトクロムc / ポリグルタミン酸 / アポミオグロビン

Research Abstract

蛋白質の折り畳み過程を詳しく観察することで、蛋白質アミノ酸配列から折り畳み構造を予測するための手がかりを得ることを目的として、以下の装置開発を行った。1)蛋白質の折り畳み過程を開始するための高速の溶液混合装置の開発。石英板の間にミキシングプレートを挟み込むデザインのセルを開発し、約50マイクロ秒の溶液混合時間を、再現性良く達成することに成功した。このセルは、各種の分光測定が容易であるという特徴も持っている。2)高速の時分割CD測定装置の開発。蛋白質の二次構造の成長を観察するために、CDスペクトルの測定装置の開発を行った。高いスループットをもつプリズム分光器を開発し、光学遅延板を使ったCD測定を行った。開発した装置を使って、標準試料のCDスペクトルを測定することに成功したが、ミキシングセルと組み合わせることには成功していない。セルの光学歪みをできるだけ減らす工夫が必要である。
以上の装置開発をもとに、以下の研究成果をあげた。成果の幾つかはすでに論文発表を行った。
1)シトクロムcの折り畳み過程の時分割X線小角散乱の測定。開発した溶液混合セルを用いて、シトクロムcの折り畳み過程の時分割測定を行った。シトクロムcが、二次構造とコンパクトさを同期させて折り畳みを進めることを明らかにした。2)ポリグルタミン酸のコイルヘリックス転移過程の観察。蛋白質を構成する基本構造であるヘリックスが形成する過程を、開発した溶液混合装置を使って追跡した。測定の結果、コイルヘリックス転移には、いったん形成した短いヘリックス構造が、連結して長いヘリックスを作る過程があることを新しく明らかにした。3)アポミオグロビンの折り畳み過程の時分割測定。アポミオグロビンは7本のヘリックスを持つ蛋白質である。これらのヘリックスが段階的に形成する様子を、時分割測定により明らかにした。

Research Products

• [Publications] Akiyama, S., et al.: "Conformational landscape of cytochrome c folding studied by microsecond-resolved small-angle x-ray scattering"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 99. 1329-1334 (2002)
• [Publications] 高橋・ほか一名: "蛋白質の折り畳み運動を捉える"蛋白質・核酸・酵素 増刊号「新世紀における蛋白質科学の進展」. 46. 1545-1552 (2001)
• [Publications] Akiyama, S., et al.: "Stepwise formation of α-helices during cytochrome c folding"Nat. Struct. Biol.. 7. 514-520 (2000)