Presumption of statistical mechanical state distribution of 3D protein structure in solution states by crystallization

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04908
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30010:Crystal engineering-related
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: SUZUKI Yoshihisa 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60325248)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 正英 金沢大学, 学術メディア創成センター, 教授 (20306533) ; 佐崎 元 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60261509)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 結晶成長 / タンパク質 / 沈殿剤フリー

Outline of Final Research Achievements

Three-dimensional molecular structures of glucose isomerase (GI) and hen egg-white lysozyme (HEWL) changes significantly with the crystallization and data collection conditions. For GI, no significant changes in local and global structure were observed with salt concentrations. Significant changes in the overall structure were observed with temperatures during diffraction data collection. For HEWL, significant changes in the presence or absence of Na+ at the Na+ site and the orientation of hydroxyl groups in SER72 were observed with salt concentrations, but no significant changes in the overall structure. Temperature changes during diffraction data collection showed a change in the orientation of the histidine of TRP62 near the entrance to the active site and significant changes in the overall structure.

Free Research Field

結晶成長

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Structure Based Drug Design（SBDD）のためには最高回折分解能0.15 nm以上の高分解能結晶が必要になると言われている。その一方で、タンパク質分子の構造は結晶化条件や回折データ収集時の温度条件などによっても系統的に大きく変化する可能性があるにもかかわらず、「それは単なる偶然誤差に過ぎない」という見方が一般的である。
本研究では、沈殿剤の有無、回折データ収集時の温度の違いによる有意な変化を2種類のタンパク質分子で明らかにした。これにより今後のSBDDにおいて成功の確率を増やすことができれば、新型コロナウイルス感染症等の特効薬の製造に役立てる可能性がある。