単粒子解析による高分解能構造解析技術の開発

开发利用单粒子分析的高分辨率结构分析技术

基本信息

批准号：
18054035
负责人：
光岡薫
金额：
$ 3.9万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

X線結晶構造解析により原子モデルが既に研究分担者により得られているThermos thermophilus由来のシャペロニンGroEL-GroES-ADP複合体を用いて、その単粒子解析を行った。天然から得た試料は、翻訳されたポリペプチドが折り畳まれるために複合体と相互作用しており、基質も含んだ複合体の立体構造が得られることが期待できた。その結果、2.7nm分解能の構造が得られ、そのcis-cavity中に、いろいろな基質が平均されたと考えられるコントラストを明瞭に観察することができた。その平均された基質のコントラストは、ciscavityを形成しているシャペロニンとは直接接触しておらず、これは、すべての基質が結合するような相互作用部位が存在しないことを示唆していると考えられる。加えて、X線結晶構造解析では、シャペロニンが7回対称性を持っていなかったが、単粒子解析においても同様にcis-cavityに近い部分が7回対称性からずれていることが観察できた。またシャペロニン以外に,単粒子解析を検討していた,同じくThermos thermophilus由来のV-ATPaseについては,その膜内在部分Voドメインを用いて二次元結晶を得ることができたので,その解析を行った。低温電子顕微鏡像から7Å分解能で投影像を計算したところ,12個のIサブユニットからなるリング構造が明らかになった。今まで,このリング部分についてはATPase部分の構成サブユニット数である3の倍数のものはほとんど見つかっていなかったので,その対称性のミスマッチが機能に重要であると考えられていたが,この12個のサブユニットの観察により,対称性のミスマッチは重要でないと強く示唆された。

使用源自嗜热菌的伴侣蛋白凹槽-groes -ADP复合物进行了单个颗粒分析，研究人员已经通过X射线晶体学分析获得。从自然中获得的样品与复合物相互作用，因为翻译的多肽被折叠，并且可以预期将获得含有底物的络合物的构象。结果，获得了分辨率为2.7 nm的结构，并清楚地观察到了在顺式腔内平均各种底物的对比。平均的底物对比没有直接与伴侣蛋白形成的Ciscavity接触，这表明没有所有底物结合的相互作用位点。此外，在X射线晶体结构分析中，伴侣蛋白没有7个对称性，但是在单个粒子分析中，也可以观察到接近顺式腔的部分偏离了7个对称性。除伴侣蛋白外，我们还研究了单个颗粒分析，对于也源自嗜热嗜热的V-ATPase，可以使用膜的固有部分VO结构域获得二维晶体，因此进行了分析。从冷冻电子显微镜图像中以7Å分辨率计算投影图像，并揭示了由12个I亚基组成的环结构。到目前为止，该环部分的ATPase部分的成分亚基数量很少，因此人们认为对称性的不匹配对功能很重要，但是对这12个亚基的观察强烈表明，对称性的不匹配并不重要。