Presumption of statistical mechanical state distribution of 3D protein structure in solution states by crystallization

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「研究実施計画」において、初年度はニワトリ卵白リゾチーム（HEWL）斜方晶系結晶を使って、NaCl濃度を細かく刻んで結晶化し、Na+サイト周辺で、変化する電子密度のNaCl濃度依存性を明らかにする予定であったが、塩濃度の変化による構造変化よりも、温度変化による構造変化の効果が圧倒的に大きいという予定外の事実が判明したため、急遽確認作業に追われた。2022年度に実験を予定していて、予備実験を実施していたグルコースイソメラーゼ（GI）について、沈殿剤フリーの遠心濃縮によって得られた結晶を、SPring-8において90 Kで構造解析して得られた構造と、Protein Data Bank（PDB）に登録されている、硫酸アンモニウムによる塩析で得られた結晶による1XIBという構造を比較したところ、構成分子の平均二乗変位（RMSD）が0.234Åであった。それに対して、研究室線源で100 Kで構造解析した沈殿剤フリー結晶で得られた構造のとの間のRMSD は 0.075Åであったため、塩濃度による違いが明らかに出たと思っていた。ところが、念のため、硫酸アンモニウムの塩析結晶における構造の一つである4A8Iと比較したところ、RMSD = 0.072Åとなり、塩濃度による違いはなかった。4A8Iは100 Kで構造解析していたため、温度変化の方がはるかに大きかった。これらの結果から、再現性の良い、常温における沈殿剤フリーのタンパク質結晶構造解析法が必要となり、その過程で、蒸発によるタンパク質の新規結晶化法を開発できたためCrystals誌に論文化した。また、タンパク質分子の単純化モデルとしてパッチ粒子の相互作用と結晶構造の相関について、シミュレーションした結果をScientific reports, Japanese Journal of Applied Physics誌に投稿した。