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低温ガス吹き付け型結晶冷却装置の開発動機、経過、完成装置の概要、動作方法と動作性能、放射光Ｘ線を用いた３９Ｋでの回折強度データ収集実験について詳細な報告を行った。

低温ガス吹き付け型結晶冷却装置の開発動機、経過、完成装置の概要、動作方法と動作性能、放射光Ｘ線を用いた３９Ｋでの回折強度データ収集実験について詳細な報告を行った。

カルシウム結合状態にある筋小胞体カルシウムポンプの構造モデルと機能の相関について概説した。

カルシウム結合状態にある筋小胞体カルシウムポンプの重原子多重同型法を用いたＸ線結晶構造解析について、特に、放射光Ｘ線回折実験の詳細を解説した。

極低温Ｘ線結晶構造解析による蛋白質の水和構造解析について最近の知見をまとめた。同手法の有効性について解説し、９種類の蛋白質の解析結果からの蛋白質表面での水和水分布の特徴、水和水の水素結合形態と水素結合数蛋白質表面からの距離分布を高い統計精度で明らかにした。また、アミノ酸残基の極性原子団や疎水性側鎖周辺での水和構造の特徴を調べるとともに、水和水と蛋白質表面の極性原子団によって構成される大規模な水素結合ネットワークの特徴を蛋白質の動的構造との関連で考察した。水分子が蛋白質の立体構造形成に果たす役割についてもレビンタール逆説との関連で議論した。

極低温Ｘ線結晶構造解析によって、超高度好熱菌のグルタミン酸脱水素酵素六量体の結晶構造解析を2.2オングストローム分解能で行った。各サブユニットは六量体ドメインと補酵素結合ドメインによって形成されているが、６つのサブユニットでこれらドメインの立体配置がすべて異なっており、結晶化に際してドメイン運動が固定されたものと考えられた。各サブユニットの水和構造を詳細に比較した結果、活性クレフトの水和水がドメイン運動に連動して水和サイト間を移動していることが明らかとなった。この実験結果は、蛋白質の動的ドメイン運動に水和水分子が直接かかわっていることを実験的に示した最初の例である。

バクテリア、ロドコッカスで産生される酵素鉄型ニトリルヒドラターゼの生化学的、分光学的、構造生物学的研究の現状について最近の発展をまとめた。また、同酵素の遺伝子発現様態についての最近の知見を報告した。

筋小胞体カルシウムポンプのカルシウム結合様態を調べるためにカルシウム結合アミノ酸残基に部位特異的変異を導入し、それらのカルシウム結合活性を測定することで各アミノ酸残基の機能上の役割分担を解析した。その結果、第一の結合部位を形成するアミノ酸残基によるカルシウム結合が最初に起こり、それに誘起された構造変化が第二の結合部位形成を促すことが明らかとなった。さらに、この結果を、カルシウム結合状態にある筋小胞体カルシウムポンプの結晶構造と合わせて議論した。

カルシウム結合状態にある筋小胞体カルシウムポンプの重原子多重同型法を用いたＸ線結晶構造解析について、結晶化、回折実験、重原子置換解析と電子顕微鏡を用いた位相決定方法、構造精密化など、各構造解析段階の詳細について解説した。

重原子多重同型法を用いたＸ線結晶構造解析により、カルシウム結合状態にある筋小胞体カルシウムポンプの結晶構造を2.6オングストローム分解能で明らかにした。同蛋白質は、１０本の膜貫通へリックス、ＡＴＰ結合ドメイン、リン酸化ドメイン、制御ドメインから形成されていた。２個のカルシウムイオンが４本の膜貫通へリックスで形成された空隙に結合していた。また、カルシウム非結合状態尾低分解能構造モデルとの比較から、カルシウム輸送サイクルにおいて大規模なドメイン運動が生じることが示唆された。

蛋白質結晶構造解析における極低温Ｘ線回折実験手法について概観するとともに、同実験によって得られる蛋白質の熱振動や水和構造について要約した。

イネいもち病菌が産生するシタロン脱水酵素について、阻害剤カルプロパミドが強結合型阻害を示すことを生化学実験から明らかにし、さらに酵素と阻害剤複合体の極低温Ｘ線結晶構造解析によってそれらの結合様式を明らかにした。

重原子多重同型法を用いたＸ線結晶構造解析により、ロドコッカスの光応答性酵素鉄型ニトリルヒドラターゼの結晶構造を1.7オングストローム分解能で明らかにした。同酵素は２つのサブユニットが複雑に絡み合った立体構造を有し、サブユニット界面に活性中心が存在した。活性中心の鉄原子は、立爪型に配置した酵素の窒素および硫黄原子に配位していた。論文では、その構造の立体化学的詳細を報告するとともに、生物体内での一酸化窒素結合蛋白質の活性中心の構造について議論した。

イネいもち病菌の感染においては、メラニン生合成系で合成されるカビ・メラニンが重要な役割を果たしている。本研究では、メラニン生合成系のシタロン脱水酵素と同酵素を不活化する強結合型阻害剤カルプロパミドの複合体について極低温Ｘ線結晶構造解析を行った。高分解能で得られた電子密度図を元に作成された立体構造モデルに基づいて、同酵素と阻害剤の結合様式の詳細を明らかにするとともに、強結合型阻害の立体化学的なメカニズムを考察した。また、酵素のＣ末端領域の基質結合における動的な役割について議論した。

蛋白質結晶の極低温Ｘ線回折実験で、蛋白質の水和構造を精度よく観測できることを明らかにし、様々な蛋白質の水和構造に共通する構造的特徴を概説した。