新規に開発したＢＬＬナノ構造体による、タンパク質結晶核形成過程の研究

利用新开发的 BLL 纳米结构研究蛋白质晶体成核过程

• 批准号: 21H01754
• 负责人: 姚 閔
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01754/
• 关键词: 結晶核形成; タンパク質; BLLナノ構造; 核剤; 相転移

タンパク質の結晶核形成は、低頻度で制御困難な、タンパク質溶液－結晶相転移過程を経て進む。その核形成過程は、タンパク質分子の形態学上の複雑性(多様なサイズ、不規則な形状、様々な表面電荷、表面形状の動的な特徴など)に依存する。そのためタンパク質の結晶化は、結晶構造解析技術が非常に速い勢いで発展している現在においても、依然として，越えなければならない大きな壁として立ちはだかっている。本研究では、我々が開発したBLLナノ構造を持つ核剤がタンパク質分子の配列規則性を誘発し、分子の自己組織化・結晶性パッキングを引き起こす過程（溶液－結晶相転移過程）を促進するメカニズムを解明する。核剤の設計に理論的な基盤を提供することで、より汎用性のある、有効なタンパク質結晶化の核剤の設計・創製を可能にし、溶液－結晶相転移の制御を実現することを目指す。本研究の目的を達成するため、2021年度では、１．促進メカニズムについて、既に開発していた、効果のあるBLL核剤2種類を熱処理や、超音波処理によって人工的に表面レッジを作り、TEMで確認したところで、形状を良く保っている１種類の核剤を使用することにした。その核剤を用いて標準タンパク質を結晶化した。その結果、核剤は結晶化溶液過飽和相（核形成領域）を変化させることを見出した。２．BLL核剤の汎用性について、１で選んだBLL核剤を当研究室に行われた結晶化に問題があるタンパク質Mps3(NTD)、AOD、SelU-tRNAなどへ適用するため、それらのサンプルの大量発現・精製などの調製を行った。BLL核剤を加えて、結晶化を試みた。そのうち、Mps3(NTD)とAODの初期結晶を得た。また、BLL核剤の使用方法の検討も行って、結晶化プレートへコーデング、タンパク質溶液との混合のときに、BLLの濃度と効果を検討した結果、最適条件を見つけた。

蛋白质晶体成核通过通常难以控制的蛋白质溶液 - 晶相变过程进行。成核过程取决于蛋白质分子的形态复杂性（各种大小，不规则形状，各种表面电荷，表面形状的动态特征等）。因此，即使在今天，当晶体结构分析技术以非常快速的速度发展时，蛋白质结晶仍然是克服的主要障碍。在这项研究中，我们将阐明使用BLL纳米结构的核试剂开发的机制可引起蛋白质分子的序列规律性，并促进该过程（溶液 - 晶相变过程），从而导致分子的自组装和晶体学包装。通过为核试剂的设计提供理论基础，我们旨在使设计和创建更通用和有效的蛋白质结晶成核剂，并实现对溶液 - 晶体相变的控制。为了实现这项研究的目标，在2021年，1。关于促进机制，已经开发的两种有效的BLL核试剂是通过热处理和超声处理的人为创建的，在使用TEM检查它们后，我们决定使用一种保持其形状良好的核试剂。成核剂用于结晶标准蛋白。结果，已经发现成核剂改变了结晶溶液（成核区域）的过饱和相。 2。关于BLL成核剂的多功能性，为了将1在1中选择的BLL成核剂应用于蛋白质MPS3（NTD），AOD，SELU-TRNA等，它们在我们的实验室中存在结晶问题，我们准备了这些样本的大量表达和纯化。添加了BLL成核剂以尝试结晶。其中，获得了MPS3（NTD）和AOD的初始晶体。我们还研究了如何使用BLL成核剂，以及在结晶板上与蛋白质溶液进行编码和混合时，我们研究了BLL的浓度和效果，并发现了最佳条件。

项目成果

Synthesis of MOF nucleant with nanostructure via solution-phase self-assembly

通过溶液相自组装合成具有纳米结构的MOF成核剂

• 发表时间: 2021
• 作者: Yu Fukushima;Naruo Sasaki;Long Li・Xiao-mei Sun・Min Yao
• 通讯作者: Long Li・Xiao-mei Sun・Min Yao

鉄硫黄クラスターを持つ酵素が触媒するtRNA硫黄修飾の反応機構

铁硫簇酶催化tRNA硫修饰反应机理

• 发表时间: 2021
• 作者: 石坂優人;陳明皓;奈良井峻;堀谷正樹;田中良和;于健;姚閔
• 通讯作者: 姚閔

Cellulose

• DOI: 10.1016/b978-0-12-821888-4.00017-4
• 发表时间: 2021
• 期刊: Biomass, Biofuels, Biochemicals
• 作者: Niveditha Kulangara;S. Sukumaran

新たな蛋白質結晶化促進剤の開発と応用

新型蛋白质结晶促进剂的开发及应用

• 发表时间: 2021
• 作者: Yasuda Satoshi;Matsushima Hisayoshi;Harada Kenji;Tanii Risako;Terasawa Tomo-o;Yano Masahiro;Asaoka Hidehito;Gueriba Jessiel Siaron;Dino Wilson Agerico;Fukutani Katsuyuki;姚閔
• 通讯作者: 姚閔

Alfafold2を用いた構造未知酵素-tRNA複合体の位相決定

使用 Alfafold2 对未知结构的酶-tRNA 复合物进行相测定

• 发表时间: 2021
• 作者: 介川 裕章;シャイケ トーマス;温 振超;葛西 伸哉;三谷 誠司;Yuta Takano;志村泰充，西村京輔，北川拓也，稲垣怜史，窪田好浩;俵 毅彦，平石 真也，稲葉 智宏，徐 学俊，太田 竜一，足立 智，尾身 博雄;佐々木成朗;吉田 和矢,Vasudevan Pillai Biju,髙野 勇太;碓井 拓哉・大江 花・尾瀬 農之・姚 閔
• 通讯作者: 碓井 拓哉・大江 花・尾瀬 農之・姚 閔