Design of beta-barrel type transmembrane protein complex by combination of computational and experimental studies

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膜孔形成毒素は標的細胞の細胞膜に膜孔を形成する。膜孔は原子レベルで正確なナノメートルオーダーの孔（ナノポア）であり、これを利用した分子センサーが開発されている。更なる分子センサーの開発のために、目的に応じたサイズ・形状のナノポアを自在に作成できる技術が必要となる。本研究では、実験と計算科 学を併用して膜孔のデザインを実現し、任意の分子特性のナノポアを作り出すことを目指す。本研究では黄色ブドウ球菌の膜孔形成毒素に着目して分子デザインを実施する。黄色ブドウ球菌の膜孔形成毒素は、2種類に分類される。1つはホモ7量体の膜孔を形成するアルファヘモリジン、もう一方は、2種類の異なるポリペ プチド（LukF、Hlg2）が4分子ずつ会合してヘテロ8量体の膜孔を形成するガンマヘモリジンである。前年度までに種々のLukF、Hlg2のキメラタンパク質を作成し、それらの分子特性を生化学実験とネガティブ染色電顕により解析してきた。当該年度は、さらに多様なキメラタンパク質を作出し、その立体構造をクライオ電子顕微鏡単粒子解析により決定した。複数の変異体について高分解能の立体構造を決定することができ、意図した構造の会合体を形成していることがわかった。構造解析に際し、非常に強いプリファードオリエンテーションの問題があったが、グリッド作成の際の条件検討により、これを回避することができた。ポアの構造解析に適したグリッド作成及びデータ収集、構造解析の条件を決定することができた。