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2015年7月 9日 (木)

タンパク質の非常に速い構造変化を計測する新手法を開発

2015年7月7日 理化学研究所
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 理化学研究所(理研)田原分子分光
研究室の乙須拓洋客員研究員、
石井邦彦専任研究員、田原太平主任研究員
の研究チームは、タンパク質分子の非常に
速い構造変化を追跡する新しい計測手法を
開発しました。
 
 タンパク質にはさまざまな機能が
ありますが、機能を発揮するためには
特定の立体構造(天然構造)を取る必要が
あります。
 
 タンパク質の構造変化は分子認識[1]
などの機能に密接に関わっているため、
タンパク質の構造変化を理解することは
きわめて重要です。
 
 しかし、どのようなメカニズムで
タンパク質が自発的に構造を変化させ、
天然構造が形成されるのかはいまだ
明らかにされていません。
 
 タンパク質の構造変化を詳細に調べる
ためには、一個のタンパク質分子に
着目して、その構造が自発的に変化する
様子を観察するのが最も直接的な
アプローチです。
 
 このために一分子FRET[2]と呼ばれる
方法が開発され、天然構造形成など
タンパク質の構造変化が関わる現象の
研究に応用されてきました。
 
 しかし、既存の一分子FRETは測定の
時間分解能がサブミリ秒(数千分の一秒)
程度だったため、数マイクロ秒
(数十万分の一秒)で起こる速い構造変化
を捉えることができませんでした。
 
 研究チームは、一分子FRETの時間分解能
を向上させるため、蛍光寿命という量に
着目し、二次元蛍光寿命相関分光法
(2D-FLCS)という新しい解析法を開発
しました。
 
 2D-FLCSを用いると、数マイクロ秒以下
の時間分解能でタンパク質の構造変化を
調べることができます。
 
 また、測定結果を二次元マップ上に
可視化することで、複数の中間構造がある
複雑なケースでも直感的に構造変化を
把握することができます。
 
 2D-FLCSを用いてシトクロムcという
タンパク質の構造変化の過程を調べた
ところ、約5マイクロ秒で起こる
分子レベルの構造変化が検出されるなど、
タンパク質では非常に複雑な構造変化が
起こっていることが分かりました。
 
 今後、さまざまなタンパク質に対して
2D-FLCSを応用することで、生体内で
タンパク質が機能を発揮する機構が
明らかにされると期待できます。
 
 本研究は、英国のオンライン科学雑誌
『Nature Communications』
(7月7日付け:日本時間7月7日)に
掲載されます。
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 たんぱく質ってずいぶん早い速度で
変化するものなんですね。
 知りませんでした。
 
>タンパク質の構造変化は分子認識[1]
>などの機能に密接に関わっているため、
>タンパク質の構造変化を理解することは
>きわめて重要です。
 
>しかし、どのようなメカニズムで
>タンパク質が自発的に構造を変化させ、
>天然構造が形成されるのかはいまだ
>明らかにされていません。
 
 そうですね。
 
 人はたんぱく質で出来ている訳だから
このことを知ることは重要です。
 
>折れ畳みが最も速いタンパク質の
>構造変化は数マイクロ秒で起こると
>考えられています。
 
>既存の一分子FRET計測では、
>これを実験的に捉えることができません
>でしたが、2D-FLCSを用いることで
>このような数マイクロ秒の時間領域の
>構造変化が見えるようになりました。
 
>これにより、スーパーコンピュータ
>「京」に代表される最新鋭の計算機を
>用いたタンパク質の
>分子シミュレーション
>と直接比較可能な実験データを提供
>できるようになります。
 
>このような理論計算と実験の連携を
>進めることで、タンパク質の
>折れ畳み過程や様々な働きの詳細を
>より効果的に解明できると
>期待できます。
 
 解明が進むよう期待したい。

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