先端酵素学研究所?疾患プロテオミクス研究分野 准教授 真板 宣夫
タンパク质结晶を简単に作製する技术を开発
【研究グループ】
- 先端酵素学研究所?疾患プロテオミクス研究分野 真板 宣夫
【学术誌等への掲载状况】
Crystal structure determination of Ubiquitin by fusion to a protein that forms a highly porous crystal lattice
Nobuo Maita
Journal of the American Chemical Society, in press.
DOI:10.1021/jacs.8b07512
【研究の背景】
タンパク质の结晶构造解析では良质の结晶を作ることが必须ですが、最适な结晶化条件を见つけるためには数百もの条件を试す必要がある上、必ずしも结晶が得られるとは限りません。そのため结晶化が一番のボトルネックになっています。そこで、あらかじめ隙间の大きい结晶格子を作り、その隙间に构造解析したいタンパク质をうまく结合させることが出来れば、结晶化の困难が解消されます。この方法は低分子化合物においては&辩耻辞迟;结晶スポンジ法&辩耻辞迟; 注1)ですでに実现されていますが、分子量の大きなタンパク质ではこれまで成功していませんでした。
【结果の概要】
タンパク質で結晶スポンジ法を適用するにはタンパク質が入るのに充分な大きさの隙間をもつ結晶格子が必要です。また、出来た結晶格子内にタンパク質を効率よく結合させることも必要になります。そこで大きな隙間を持つ結晶格子を作るタンパク質に解析したい別のタンパク質を遺伝子工学手法で融合させたものを作れば、これらの条件を満たすことが出来ます。私が以前結晶構造解析を行ったR1ENは内径110?(11nm)の大きな孔のハニカム構造の結晶格子(図1)を作るので、R1ENに別のタンパク質を融合させれば孔の内部に配置され、結晶構造解析が出来ると考えました。この手法のテストケースとして、ユビキチン(分子量8500 Da)をR1ENのC末側に融合させてR1EN単独の場合と同じ結晶化条件で結晶化を試みました。最初は結晶が得られませんでしたが、R1ENだけの結晶を種にミクロシーディング注2)を行うと搁1贰狈の结晶化条件と同じ条件で搁1贰狈-ユビキチンの结晶が得られました。
この结晶をフォトンファクトリーおよび厂笔谤颈苍驳-8で齿线を照射し、最大1.7?の齿线データを取得することが出来ました。さらにデータを処理し、新规にユビキチンの结晶构造を决定することが出来ました(図2)。ユビキチンの构造をこれまでに报告されているものと比较したところ、最大で0.53?の违いしかなく、この方法での构造解析が有用であることが示されました。
既存のタンパク质结晶の隙间に新たにタンパク质を导入することによる结晶构造解析に初めて成功しました。また、搁1贰狈単独の场合と同じ结晶化条件で结晶が得られることから、结晶化条件検索の手间を省くことが可能となります。これにより今まで结晶化が困难だったタンパク质の结晶构造解析が进むことが期待されます。今后は解析可能なタンパク质の分子量の上限を上げること、この方法での新规构造のタンパク质の解析を目指して改良を行っていきたいと思います。
本研究は、科学研究费补助金(挑戦的萌芽研究)の外部资金支援を受けて行われました。
【用语解説】
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- 1.结晶スポンジ法
- 东京大学藤田诚教授らのグループによって开発された结晶化方法。金属有机构造体を用いて3次元格子结晶を作り、その隙间に低分子化合物を浸み込ませることで低分子化合物の结晶を作る方法。
- 2.ミクロシーディング
- 结晶の核が形成されにくい场合に、溶液に微结晶を混ぜて结晶を得られやすくする方法
