脂質高次構造内部に拘束されたタンパク質分子ダイナミクスとタンパク質溶液物性

脂质构象和蛋白质溶液特性限制的蛋白质分子动力学

基本信息

批准号：
17740279
负责人：
田中晋平
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

脂質の形成する高次構造の一つに、キュービック相と呼ばれる、脂質膜がナノメートルサイズの入り組んだ空間を形成する構造がある。本研究では、このナノメートルサイズの空間に、同じようにナノメートルサイズのタンパク質を拘束した際に、タンパク質溶液の示す溶液挙動、および脂質構造が示す構造転移を詳細に調べ、これらに対する現象論的、および分子論的なメカニズムを、主に光学的手法を用いて明らかにすることを目指した。本研究での今年度の成果をまとめると以下のようになる。1.脂質構造がタンパク質溶液から受ける影響をX線小角散乱法を用いて調べ、タンパク質分子の並進、回転のエントロピーを最大化するように脂質構造が構造相転移を起こすことを見いだした。2.脂質高次構造中のタンパク質分子のダイナミクスを直接観察するために、顕微鏡による実像観察と同時に、動的光散乱法、蛍光相関分光法を行える新しい測定システムを開発した。本研究で開発した、顕微鏡観察下で動的測定(光散乱、蛍光相関)を行えるシステムは、試料中に不均一性がある場合,実際測定しているのがどのような領域なのか、実像を用いて確認できる大きな利点がある。本研究によって、今後解決していかなくてはならない問題点も明らかになった。まず、蛍光相関分光法は本質的に一分子(粒子)計測であり、現在の測定システムではタンパク質分子1分子の計測には感度が足りない。この問題の解決のためには、レーザー強度の増加、蛍光色素の選択等が考えられる。同様の問題が光散乱法にも当てはまる。本研究で開発したシステムの適用範囲は現在のところ合成コロイド粒子系(〜100nm)であるが、今後はこれをタンパク質系(〜10nm)に適用できるように改良していく必要がある。

脂质形成的高阶结构之一是立方相，其中脂质膜形成复杂的纳米尺寸空间。在这项研究中，当在此纳米尺寸的空间中限制了类似的纳米尺寸蛋白质时，我们详细研究了蛋白质溶液的溶液行为以及脂质结构所表现出的结构过渡，并旨在阐明这些溶液的现象学和分子机制，并使用光学方法。今年的研究结果总结如下：1。使用X射线小角度散射方法研究了蛋白质溶液中脂质结构的影响，并且发现脂质结构经历结构相变，以最大程度地提高蛋白质分子翻译和旋转的熵。 2。为了直接观察脂质较高结构中蛋白质分子的动力学，我们开发了一种新的测量系统，该系统可以执行动态光散射和荧光相关光谱以及显微镜的真实图像观察。在这项研究中开发的系统可以在显微镜观察下进行动态测量（光散射，荧光相关）具有主要优势，可让您使用真实图像来确认样品中存在异质性时实际测量的区域。这项研究还揭示了将来必须解决的问题。首先，荧光相关光谱基本上是单分子（粒子）测量，并且电流测量系统没有足够的灵敏度来测量一种蛋白质分子。为了解决这个问题，可以考虑激光强度的增加，荧光染料的选择等。类似的问题适用于光散射方法。目前，本研究中开发的系统的应用范围是在合成胶体颗粒系统（〜100 nm）上，但是将来有必要改善该系统，以便将其应用于蛋白质系统（〜10 nm）。

项目成果

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专利数量（0）

タンパク質を閉じこめた脂質キュービツク相

捕获蛋白质的脂质立方相

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
液晶 10
影响因子：
0
作者：
Ishiwata;S.;Shimamoto;Y.;Suzuki;M.;Sasaki;D.;Mari Sato;Jun Kano;Mari Sato;Shinya Tsukada;Jun Kano;Shinya Tsukada;Jun Kano;Mari Sato;Jun Kano;Shinpei Tanaka;田中晋平
通讯作者：
田中晋平