タンパク質-配位子相互作用の光反応過程直接観測

直接观察蛋白质-配体相互作用的光反应过程

• 批准号: 11J10227
• 负责人: 富田 文菜
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J10227/
• 关键词: ヘモグロビン; X線結晶構造解析; 配位子輸送; 光解離; 時間分解測定; 一酸化炭素; 動的構造; 構造生物学; 分子生物学

平成25年度は、24年度に引き続き、一酸化炭素結合型ヘモグロビンの時間分解X線回折実験を行い、配位子の解離に伴う分子変形の過程を明らかにするため、室温付近でのポンプ-プロープ実験を行った。室温付近でのX線照射による試料のダメージを考慮すると、データセット当たりの回折イメージ数が抑えられる、白色X線での測定が適しているため、Laue法での測定を行った。配位子の解離効率を上げるため、アロステリックエフェクターを付加したヘモグロビンを測定試料とし、その一酸化炭素結合型ヘモグロビン単結晶の作製は、自治医科大学の生物物理学部門の研究室の設備を使用して行った。時間分解ポンプ-プローブ実験については、高エネルギー加速器研究機構のPF-AR/NW14Aにて行った。また、試料結晶をマウントする際の雰囲気制御等を行い、室温付近での試料の固定方法を改善した。その結果、現時点でレーザー照射前後での差電子マップの生成までを行う事ができた。他に、低温下のアロステリックエフェクター付きのヘモグロビンでは、時間とともに光解離した配位子がヘモグロビン分子内部の空洞にトラップされる様子が観測された。また、配位子の移動に伴うアミノ酸残基の原子位置のシフトについても観測することができた。また、同様の測定条件下において顕微分光実験を行い、光解離率を見積もることができた。現在この結果について、論文を執筆中である。これまでに得られたHbA、HbC、BzfHbCOの配位子光解離実験の結果については、2014年3月に行われた物構研サイエンスフェスタ2013にてポスター発表を行った。今後、アロステリックエフェクターを付加したヘモグロビンのラウエ回折実験の結果についても、継続的に成果発表を行う予定である。

继2013财年之后，我们在2013财年利用泵探针技术在室温附近对一氧化碳结合血红蛋白进行了时间分辨X射线衍射实验，以阐明与配体解离相关的分子变形过程。一个实验。考虑到室温附近的X射线照射对样品造成的损坏，使用白色X射线进行测量是合适的，因为它减少了每个数据集的衍射图像的数量，因此使用劳厄法进行测量。为了提高配体的解离效率，使用添加了变构效应物的血红蛋白作为测量样品，并使用我所在的济池医科大学生物物理系的实验室设备制备了一氧化碳键合的血红蛋白单晶。时间分辨泵浦探针实验是在高能加速器研究组织的 PF-AR/NW14A 上进行的。我们还通过控制安装样品晶体时的气氛来改进在室温附近固定样品的方法。因此，我们现在能够生成激光照射前后的差异电子图。此外，在低温下具有变构效应子的血红蛋白中，观察到光解配体随着时间的推移被困在血红蛋白分子内部的空腔中。我们还能够观察到由于配体的移动而导致的氨基酸残基原子位置的变化。此外，我们在类似的测量条件下进行了显微光谱实验，并能够估计光解离速率。我们目前正在就此结果撰写一篇论文。我们在 2014 年 3 月举办的国立技术研究所科学研究所 Festa 2013 上，对迄今为止获得的 HbA、HbC 和 BzfHbCO 的配体光解离实验结果进行了海报展示。未来，我们计划继续展示添加变构效应子的血红蛋白劳厄衍射实验结果。

项目成果

Ligand migration in myoglobin : A combined study of computer simulation and x-ray crystallography

肌红蛋白中的配体迁移：计算机模拟和 X 射线晶体学的综合研究

• DOI: 10.1063/1.4704586
• 发表时间: 2012
• 期刊: The Journal of Chemical Physics
• 作者: Takayuki Tsuduki;Ayana Tomita;Shin-ya Koshihara;Shin-ichi Adachi;Takahisa Yamato
• 通讯作者: Takahisa Yamato

Slow Ligand Migration Dynamics in Human Hemoglobin at Cryogenic Temperature

低温下人体血红蛋白的缓慢配体迁移动力学

• 发表时间: 2012
• 作者: Tokushi Sato;Shunsuke Nozawa;Ayana Tomita;Manabu Hoshino;Shin-ya Koshihara and Shin-ichi Adachi;富田文菜;富田文菜
• 通讯作者: 富田文菜

Slow Ligand Migration Dynamics in Tetrameric Hemoglobin at Cryogenic Temperature

低温下四聚体血红蛋白的缓慢配体迁移动力学

• 发表时间: 2014
• 作者: 富田文菜;佐藤篤志;野澤俊介;星野学;野口大貴;朴三用;柴山修哉;腰原伸也;足立伸一
• 通讯作者: 足立伸一

Time-resolved X-ray crystal structure analysis for elucidating the hidden 'over-neutralized' phase of TTF-CA

时间分辨 X 射线晶体结构分析，用于阐明 TTF-CA 隐藏的“过度中和”相

• DOI: 10.1039/c3ra42489h
• 发表时间: 2013
• 期刊: Royal Society of Chemistry Advances
• 作者: Manabu Hoshino;Shunsuke Nozawa;Tokushi Sato;Ayana Tomita;Shinichi Adachi and Shin-ya Koshihara
• 通讯作者: Shinichi Adachi and Shin-ya Koshihara

Time-resolved X-ray liquidography for applying XFEL

应用 XFEL 的时间分辨 X 射线液相术

• 发表时间: 2013
• 作者: Tokushi Sato;Shunsuke Nozawa;Ayana Tomita;Manabu Hoshino;Shin-ya Koshihara and Shin-ichi Adachi
• 通讯作者: Shin-ya Koshihara and Shin-ichi Adachi