タンパク質(コンカナバリンA)の結晶成長過程の動的研究

蛋白质（伴刀豆球蛋白A）晶体生长过程的动态研究

• 批准号: 07780558
• 负责人: 佐崎 元
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07780558/
• 关键词: 結晶成長; タンパク質; コンカナバリンA; 溶解度; 二光束干渉法

タンパク質の良質単結晶育成の物理化学的基礎を築くために、これまで主にリゾチームというタンパク質について得られた結晶成長学的知見を他のタンパク質に拡張することを目的とした。今回の助成期間中には、コンカナバリンAをモデルタンパク質とし、以下1〜4)の成果を得た。また、二光束干渉法を応用することにより、5)の手法を開発した。1)ファセットの張ったコンカナバリンA結晶を再現性良く作成するための、結晶化条件および結晶化操作を確立できた。2)コンカナバリンA結晶の格子定数を測定し、各結晶面の指数を決定したところ,コンカナバリンA結晶は(nln)面(n=7〜11)という特異な面を持つことを初めて明らかにした。この(nln)面は面全体がマクロに見て一つの傾きを持つ微斜面であり、タンパク質結晶はもちろん低分子結晶においてもまだ観察されていない非常に特異な結晶面である。3)結晶中でのコンカナバリンAの分子配列を元に、結晶表面上のステップへのコンカナバリンA分子の取り込み過程を考察したところ、コンカナバリンA分子回転拡散を律速過程とするモデルで(nln)面の生成理由を説明できた。4)(nln)面の面成長速度Rを種々の過飽和度σにおいて測定し、Rのσ依存性を種々の結晶成長モデルで解析した。Rとσの関係は、低過飽和度ではらせん成長モデルで、高過飽和度では付着成長モデルで最も良く説明できた。上記2〜4)の結果はリゾチームについてのこれまでの知見とは異なり、タンパク質分子の特性が結晶成長過程に大きな影響を及ぼすことが示唆された。その詳細については今後の課題である。5)二光束干渉法を応用して、タンパク質結晶の溶解度測定のための新規な手法を開発した。本手法を用いると、リゾチーム結晶の溶解度を、少量のサンプル(66μL)で2時間以内に決定できた。本手法が必要とするサンプル量は従来法とほぼ同じであるが、溶解度決定に要する時間は従来法の1/4〜1/12であり、タンパク質結晶の溶解度測定の飛躍的な高速化に成功した。

为了建立生长高质量蛋白质单晶的物理化学基础，我们的目标是将迄今为止主要针对蛋白质溶菌酶获得的晶体生长知识扩展到其他蛋白质。在此资助期间，我们使用刀豆球蛋白 A 作为模型蛋白，并获得了以下结果 1 至 4。我们还通过应用两光束干涉测量法开发了方法 5)。 1) 我们能够建立结晶条件和结晶程序来生产具有良好重现性的多面伴刀豆球蛋白 A 晶体。 2)通过测量伴刀豆球蛋白A晶体的晶格常数并确定各晶面的指数，首次揭示伴刀豆球蛋白A晶体具有一个独特的晶面，称为(nln)晶面(n=7-11)。该(nln)面是宏观观察时具有单一倾斜的邻面，是不仅在蛋白质晶体中而且在低分子晶体中尚未观察到的非常独特的晶面。 3）根据伴刀豆球蛋白A在晶体中的分子排列，我们考虑了伴刀豆球蛋白A分子在晶体表面掺入台阶的过程，发现(nln)平面能够解释其产生的原因。 4)在不同过饱和度σ下测量(nln)面的表面生长速率R，并使用各种晶体生长模型分析R对σ的依赖性。 R 和 σ 之间的关系可以通过低过饱和度下的螺旋增长模型和高过饱和度下的附加增长模型得到最好的解释。上述2至4)的结果与之前有关溶菌酶的发现不同，表明蛋白质分子的特性对晶体生长过程有很大影响。细节是未来的话题。 5）我们开发了一种应用两光束干涉测量蛋白质晶体溶解度的新方法。使用该方法，可以在 2 小时内测定小样品（66 μL）中溶菌酶晶体的溶解度。该方法所需的样品量与传统方法大致相同，但测定溶解度所需的时间是传统方法的1/4至1/12，成功地加快了蛋白质晶体溶解度的测量。