顕微ブリルアン散乱法によるタンパク質結晶の変性と多形の研究

显微布里渊散射法研究蛋白质晶体变性和多态性

基本信息

批准号：
19656005
负责人：
小島誠治
金额：
$ 2.11万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

代表的な蛋白質である卵白リゾチームを取り上げ、異なる結晶構造の単結晶の育成、並びにその結晶の温度、湿度などの外部環境による変性や脱水に関連した構造の変化に起因するダイナミクスを研究室独自の顕微ブリルアン散乱法を中心として調べ、併せてラマン分光法、時間領域テラヘルツ分光法、動的熱容量法などにより様々な新しい知見を得ることができた。最初に、リゾチーム水溶液と反応性が低く高密度のフロリナートとの界面を利用した二液界面法により、結晶性の高い正方晶系、斜方晶系、単斜晶系の3種類の卵白リゾチームの大型結晶成長に成功した。育成したこれらのリゾチーム単結晶を用いて、液体窒素温度から高温にかけての温度範囲において、これらのタンパク質結晶、並びにタンパク質水溶液中のフォールディング状態のタンパク質分子が中間状態をへてアンフォールディング状態へと転移し、さらに高温では会合が進んでゲル状態へと転移する過程を顕微ブリルアン散乱法により詳しく調べた。その結果、非弾性散乱スペクトル中のブリルアン成分より音響フォノンの位相速度、音波吸収係数を温度、蛋白質濃度の関数として正確に決めた。また水和水の影響を調べるために等温条件下における脱水過程も調べ、アブラミの式によりその過程の2次元から3次元への次元性の変化を見出した。これらの弾性定数、緩和時間、活性化エネルギーなどの物理量の多くは、水和状態のタンパク質の研究ではこれまでほとんど測られたことのない量であり、生命科学の進歩に寄与できると考えている。

We took up the egg white lysozyme, a representative protein, and investigated the dynamics caused by single crystals of different crystal structures, such as temperature and humidity, and the changes in structure related to degeneration and dehydration due to external environments, mainly through the laboratory's unique Brillouin scattering method, and also obtained various new findings using Raman spectroscopy, time-domain terahertz spectroscopy, and dynamic heat capacity methods.首先，通过使用水溶酶溶液和高度高密度氟酸盐之间的两液接口方法，我们成功地种植了三种类型的蛋清溶菌酶的大型晶体：高度结晶的四方，矫正，矫正，矫正器和莫诺克林。使用这些生长的溶菌酶单晶，将这些蛋白质晶体和水蛋白溶液中折叠的蛋白质分子从中间状态转移到展开状态，在高温下，高温时，通过使用微米散射的方法来详细研究了相关性向凝胶状态进行详细研究。结果，在非弹性散射光谱中，来自布里鲁因组件的声音子的相速度和声学吸收系数被准确确定为温度和蛋白质浓度的函数。为了研究水合水的影响，我们还研究了等温条件下的脱水过程，通过Abrami方程，我们发现维度从该过程的2到3D的变化变化。这些物理量中的许多，例如弹性常数，放松时间和激活能量，都是在研究水合蛋白质之前很少测量的数量，我们相信它们可以为生命科学的进步做出贡献。