タンパク質の結晶化を実験的に診断

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タンパク質結晶の合理設計に前進

2018/07/30 理化学研究所 近畿大学

理化学研究所(理研)放射光科学研究センター理研RSC-リガク連携センターの国島直樹客員研究員らの共同研究グループは、タンパク質を生化学的手法で分析することにより、結晶化を妨げている部位を実験的に特定する新技術を開発しました。

本研究成果は、タンパク質の結晶を合理的に設計することを可能とし、創薬応用を含む構造生物学[1]の発展に貢献すると期待できます。

構造生物学研究のためには、タンパク質を結晶化して構造解析する手法が一般的ですが、タンパク質の結晶化は容易ではありません。タンパク質の分子表面に存在するリジン[2]というアミノ酸残基は結晶化を妨げることが知られています。分子表面リジン残基を実験的に検出する方法があれば、それを他のアミノ酸に置換することで、タンパク質結晶を得る確率を高めることができます。

今回、共同研究グループは、分子表面リジン残基を市販の試薬で化学修飾[3]し、一般的な質量分析法[4]で特定する方法を提案し、その有効性をモデルタンパク質で確かめました。これにより、タンパク質結晶の合理設計の実現が一歩前進したといえます。

本研究は、国際科学雑誌『Analytical Biochemistry』オンライン版(7月17日付け)に掲載されました。

※共同研究グループ

理化学研究所 放射光科学研究センター
パートタイマー(研究当時) 村岡 愛一郎(むらおか あいいちろう)
XFEL研究開発部門 ビームライン研究開発グループ イメージング開発チーム
リサーチアソシエイト 松浦 祥悟(まつうら よしのり)
利用技術開拓研究部門 生体機構研究グループ
先任研究員 内藤 久志(ないとう ひさし)
理研RSC-リガク連携センター
客員研究員 国島 直樹(くにしま なおき)

近畿大学 農学部
准教授 伊原 誠(いはら まこと)

※研究支援

本研究は、日本医療研究開発機構(AMED)創薬等支援技術基盤プラットフォーム事業「SPring-8におけるワンストップタンパク質試料生産支援および高分解能結晶取得技術の高度化(研究代表者:国島直樹)」による支援を受けて行われました。

背景

タンパク質の立体構造は構造生物学研究の基盤情報で、目的タンパク質を結晶化し構造解析して得ることが一般的です。しかし、これまでタンパク質の結晶化は非効率な試行錯誤により行われてきました。例えば、日本の構造ゲノム科学[5]プロジェクトでは、ある耐熱性バクテリアの全タンパク質の構造決定を目指して網羅的に結晶構造解析が行われましたが、構造決定に成功したタンパク質は全体の約2割に過ぎませんでした。つまり、一つの生物において8割のタンパク質の結晶構造が解析できない状況は現在も続いています。

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