圧力誘起結晶化法による生体関連高分子の結晶化に関する研究

利用压力诱导结晶法研究生物相关聚合物的结晶

基本信息

批准号：
03805087
负责人：
横山千昭
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03805087/
关键词：
圧力誘起結晶化タンパク質アミノ酸生体関連高分子

项目摘要

タンパク質や酵素などの生体関連の高分子のXー線回折による構造決定においては、これらの高分子の純粋な結晶を得る必要がある。一般に、生体関連高分子を結晶化させる方法としては、温度や電解質濃度を変化させる透析法や晶析法が用いられている。しかし、これらの方法でも、水溶性高分子の場合には純粋な結晶を得ることは非常に難しい。ところで、高圧力下では、高分子溶液が相分離を起こしたり、高分子がゲル化したりすることが知られている。そこで、本研究では圧力をパラメ-タとし、加圧による高分子の水和状態をコントロ-ル可能な圧力誘起結晶化法を提案する。はじめに、高圧力下での結晶化の状態を直接観察できる顕微鏡付きの結晶観察装置を製作した。また、観察結果を、温度および圧力の値とともに記録可能となるように、ディジタル入力装置付きのビデオシステムを測定部に取り付けた。測定に先立って、カルバゾ-ルをピリジンに溶解させた試料を用いて、高圧力下でのカルバゾ-ルの結晶成長の観測を行った。これにより、溶液中からの目的物質の結晶化を正確に観測可能であることがわかった。次に、生体関連高分子の構成基本単位であるアミノ酸をモデル化合物とし、アミノ酸水溶液を加圧することによりアミノ酸を結晶化させることに成功した。一般に親水性のアミノ酸では結晶化させても水との分離が困難なシャ-ベット状の物質が得られるが、圧力誘起結晶化法では含水量の小さな固体状のアミノ酸が生成することが判明した。これらの結果をふまえて、タンパク質の一種であるアルブミンを用いた結晶化実験を行った。加圧により、かなり弾性のある結晶化したアルブミンを得ることができた。

在通过X射线衍射的生物学相关聚合物（例如蛋白质和酶）的结构测定中，这些聚合物的纯晶体是必要的。通常，透析或结晶方法用于改变温度和电解质浓度作为结晶生物学相关聚合物的方法。但是，即使使用这些方法，在水溶性聚合物的情况下也很难获得纯晶体。顺便说一句，众所周知，在高压下，聚合物溶液进行相分离和聚合物凝胶。因此，在这项研究中，我们提出了一种压力诱导的结晶方法，该方法允许聚合物使用压力作为参数来控制由压力引起的水合状态。首先，制造了具有显微镜的晶体观察装置，该装置允许在高压下直接观察结晶状态。此外，将带有数字输入设备的视频系统附加到测量单元上，以便可以将观察结果与温度和压力值一起记录。在测量之前，将甲壳虫溶解在吡啶中的样品被用于观察高压下氨基唑的晶体生长。这证明可以准确地观察到溶液中靶物质的结晶。接下来，氨基酸是生物学相关聚合物的组成基本单元，用作模型化合物，并将氨基酸水溶液加压以结晶氨基酸。通常，亲水性氨基酸会产生类似sh的物质，即使结晶也很难与水分离，但是已经发现压力诱导的结晶方法可产生固体氨基酸，含有较小的水含量。基于这些结果，使用白蛋白（一种蛋白质）进行了结晶实验。加压允许相当弹性的结晶白蛋白。