低温電子顕微鏡法による呼吸鎖酵素複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

• 批准号: 05259208
• 负责人: 豊島 近
• 金额: $ 0.9万
• 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: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05259208/
• 关键词: 低温電子顕微鏡法; 二次元結晶; 三次元構造解析; 呼吸鎖酵素; チトクロム酸化酵素; チトクロムbc1複合体; 膜蛋白質

本年度は、これまでの研究に基づき、チトクロム酸化酵素(複合体IV)の二次元結晶化とチューブ状結晶による三次元再構成を行い、さらに、チトクロムbc1複合体(複合体III)の三次元構造もチューブ状結晶から解いた。チトクロム酸化酵素のチューブ状結晶に脂質を加えると、チューブが開きシート状の二次元結晶が得られることは、昨年までに見い出した。これに加えて、まれではあるが、脂質を加えなくとも開いたチューブが観察され、分子の2次元結晶中での配置は異なっていた。それを利用して分子の境界の大略を決めることができた。この結果、これまでの説とは異なり、チトクロム酸化酵素はマトリックス側にも約40Aつき出していることが判った。また、脂質二重膜にそった大きさも違っていた。一方、チューブ状結晶はpHを下げ、亜鉛を加えることで細く安定なものをつくりえることが判明し、20A解能で三次元構造を解いた。これまでのチューブ状結晶では、脂質二重膜がチューブの円筒状の壁をつくっていたが、この場合は、膜面はチューブ軸に垂直であった。開いたチューブからの情報をもとにして、ダイマーを切り出すことができ、2回対称性をいれて平均することもできた。得られた分子像は、これまでに得られた信頼に足るデータのすべてをよく説明するものであり、これまでのチトクロム酸化酵素の分子モデルは大きく変更しなければならないことが判明した。なお、これまでのダイマー結晶の解釈は分子境界のとり方が誤っていたと考えられる。この結果は高分解能のX線回折パターンをもよく説明するものであった。

は this year, こ れ ま で に の research base づ き, チ ト ク ロ ム acidification enzyme composite (IV) の secondary yuan crystallization と チ ュ ー ブ shape crystal に よ る three-d reconstitution を い, さ ら に, チ ト ク ロ ム bc1 complex three dimensional structure composite (III) の も チ ュ ー ブ shape crystal か ら solution い た. チ ト ク ロ ム acidification enzyme の チ ュ ー ブ crystallization に lipid を add え る と, チ ュ ー ブ が open き シ ー ト shape の secondary yuan crystallization が must ら れ る こ と は, yesterday ま で に see い out し た. こ れ に plus え て, ま れ で は あ る が, lipid を え な く と も open い た チ ュ ー ブ が 観 examine さ れ, molecular の 2 dimensional crystallization で の configuration は different な っ て い た. Youdaoplaceholder0 utilizes the <s:1> molecular realm <e:1> to roughly determine を, める とがで, とがで, た. こ の results, こ れ ま で の said と は different な り, チ ト ク ロ ム acidification enzyme は マ ト リ ッ ク ス side に も about 40 a つ き out し て い る こ と が convicted っ た. Youdaoplaceholder0, lipid dimembrane にそった large さ さ って violation って た た. One party, チ ュ ー ブ crystallization under は pH を げ, 亜 lead を plus え る こ と で fine く settle な も の を つ く り え る こ と が.at し, 20 a solution can で three dimensional structure を solution い た. こ れ ま で の チ ュ ー ブ shape crystal で は, lipid double membrane が チ ュ ー ブ の has drifted back towards &yen; tubular wall を の つ く っ て い た が, こ は の occasions, membrane surface は チ ュ ー ブ vertical shaft に で あ っ た. Open い た チ ュ ー ブ か ら の intelligence を も と に し て, ダ イ マ ー を り cutting out す こ と が で き, 2 back said seaborne を い れ て average す る こ と も で き た. Have ら れ た molecules like は, こ れ ま で に must ら れ た letter 頼 に foot る デ ー タ の す べ て を よ く illustrate す る も の で あ り, こ れ ま で の チ ト ク ロ ム の acidification enzyme molecule モ デ ル は big き く - more し な け れ ば な ら な い こ と が.at し た. Youdaoplaceholder0, たと れまで, <s:1> ダ ダ, ダ ダ, <s:1>, <s:1> crystallization, <s:1> interpretation of えられる molecular realm, と, たと, the が error by fang, って, たと, and えられる. The <s:1> <s:1> result of the <s:1> high decomposition energy <s:1> X-ray fold パタ, パタ, を, よく よく indicates that する, <s:1>, であった and であった.

项目成果

A.Sato: "Two-dimensional crystallization of catalase on a monolayer film of poly (1-benzyl-L-histidine)spread at the air/water interface." Biochim.Biophys.Acta. 1162. 54-60 (1993)

A.Sato：“过氧化氢酶在空气/水界面上铺展的聚（1-苄基-L-组氨酸）单层膜上的二维结晶。”

豊島 近: "膜蛋白質の電子線三次元構造解析" 蛋白質・核酸・酵素. 38. 1276-1286 (1993)

Kin Toyoshima：“膜蛋白的电子束三维结构分析”蛋白质、核酸和酶 38. 1276-1286 (1993)。

C.Toyoshima: "Three-dimensional cryo-electron microscopy of the calcium ion pump in the sarcoplamisc reticulum membrane." Nature. 362. 469-471 (1993)

C.Toyoshima：“肌浆网膜中钙离子泵的三维冷冻电子显微镜。”

C.Toyoshima: "Contrast transfer for the frozen hydrated specimen.II:Amplitude contrast at very low frequencies." Ultramicroscopy. 48. 165-176 (1993)

C.Toyoshima：“冷冻水合样本的对比度传递。II：极低频率下的振幅对比度。”