低温電子顕微鏡による呼吸鎖酵素複合合体二次元結晶の三次元構造解析

使用冷冻电子显微镜对呼吸链酶复合物二维晶体进行三维结构分析

基本信息

批准号：
04266207
负责人：
豊島近
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度はチトクローム酸化酵素の種々の二次元結晶を作製し構造解析を行った。この結果、まったく新しいタイプの二次元結晶の作製に成功し膜内の構造が直接可視化できた。この結果は、他の膜蛋白質の構造解析にも大きな影響を与えるものと考えられる。牛心筋由来のチトクローム酸化酵素の二次元結晶に関しては、モノマーとダイマーをそれぞれ単位とする二つの結晶系が知られており、三次元像再構成がなされてきた。この結果から、モノマーはy字型をしておりダイマーはそれを単純に二つ並べたものと考えられてきた。我々は、脂質二重膜中に再構成した二つのタイプの結晶を負染色法と氷包埋法で解析することにより、モノマーはもっと複雑な形をしており、単位胞の大きさから、ダイマー形成時には膜内領域を含む分子の大部分が重なり合わねばならず、大きなコンフォメーション変化が起こっていることが示唆された。さらに、結晶化条件の検討によりチューブ状結晶の作製に成功し、さらにこのチューブを開いて二次元結晶を作ることに成功した。この二次元結晶中では、分子は分子一個分の幅しかない短冊状の脂質二重膜に埋まっており、それが積み重なって二次元結晶を作っているという全く新しい型の二次元結晶であった。このようなものが安定に存在するというのは驚きであるが、ともかく膜内の複雑な構造が初めて直接可視化できた。同時に、通常のタイプの二次元結晶からの情報と組み合わせることにより、いわゆるmissing cone問題も解決できる。現在、三次元像再構成のためのデータを収集している。傾斜角約45ﾟ迄の像が得られている。

今年，制备了细胞色素氧化酶的各种二维晶体，并进行了结构分析。结果，我们能够成功地制造一种全新的二维晶体，并且可以直接将膜中的结构直接看到。人们认为该结果对其他膜蛋白的结构分析产生了重大影响。关于源自牛心肌的细胞色素氧化酶的二维晶体，已知两个晶体系统，每个晶体系统都是单体和二聚体，并且已经进行了三维图像重建。从这些结果来看，人们认为单体是Y形的，而二聚体只是其中两个。我们分析了使用负染色和冰嵌入方法在脂质双层中重构的两种类型的晶体，并且单位细胞的大小表明，包括膜内区域在内的大多数分子在二聚体形成过程中必须重叠，从而导致大构象变化。此外，通过检查结晶条件，我们能够产生管状晶体，并且能够打开管子以产生二维晶体。在这个二维晶体中，将分子埋在带状脂质双层膜中，这仅是一个分子的宽度，这些薄膜被堆积在一起，它们被堆叠在一起以形成二维晶体。令人惊讶的是，这种稳定的存在存在，但是第一次可以直接看到膜内的复杂结构。同时，通过将其与来自正常类型的二维晶体的信息相结合，也可以解决所谓的缺失骗局问题。当前，正在收集三维图像重建的数据。获得至大约45°倾斜角的图像。