論文

Ｘ線小角散乱実験と電子顕微鏡法によって、高等植物における光形態形成反応の初発反応を担う光受容蛋白質フィトクロムの低分解能四次構造モデルを提案した。本論文では、構造もモデルの概要について報告した。

放射光Ｘ線を利用した高精度の小角散乱実験における新たな解析手法として、従来のコントラスト変調と重原子修飾の併用法を定式化し、同併用法が蛋白質会合体の高次構造情報抽出に有効であることを見出した。さらに、同併用法を可溶化した膜蛋白質バクテリオロドプシンの溶液中での高次構造解析に適用し、同可溶化蛋白質が溶液中で３量体として存在することを示唆した。

高等植物における光形態形成反応の初発反応を担う光受容蛋白質フィトクロムの高次構造、特に、溶液中での会合状態をＸ線小角散乱実験によって明らかにした。測定で得られた慣性半径と電子密度の自己相関関数から、溶液中で2量体として存在する分子の大きさを類推した。

高度好塩菌の膜蛋白質バクテリオロドプシンのハニカム状配列結晶のＸ線構造解析を3.5オングストローム分解能で行った。ごく少数の燐脂質による隣接蛋白質分子間相互作用の媒介が、蛋白質のハニカム状配列に大きく寄与していることが明らかとなった。

蛋白質の極低温Ｘ線回折実験手法開発の現状を報告するとともに、様々な蛋白質結晶への同手法の応用例について詳細な報告を行った。

蛋白質合成阻害剤ブラストサイジンＳを分解するブラストサイジンＳデアミナーゼの結晶化法と予備的なＸ線回折実験結果を報告した。

蛋白質合成阻害剤ブラストサイジンＳを分解するブラストサイジンＳデアミナーゼの結晶化法と予備的なＸ線回折実験結果を報告した。

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には多数の水分子が吸着している。これら水分子の高次構造および活性中心構造形成への役割を詳細に検討し、準弾性光散乱実験により、生理的条件下での高次構造を明らかにした。また、酵素外部から活性中心に至る狭い通路が同酵素の基質選択性に大きく寄与していることを指摘した。さらに、光照射下で結晶のＸ線回折実験から、解析に用いた結晶では分子間相互作用によって蛋白質内部振動が抑制され、一酸化窒素分子が活性中心から光解離できないことが示された。

抗ダンシル抗体ＦｖフラグメントのＸ線結晶構造解析を1.6オングストローム分解能で行った。異なるｐＨ条件で結晶化したフラグメントの構造解析の結果、抗原認識領域のＨ３ループがｐＨに応じて大規模な構造することが明らかとなった。ＮＭＲによるヒスチジン残基のｐＨ滴定の結果からはまさにＨ３のヒスチジン残基のみが２つの結晶化条件のｐＨを境にしてその荷電状態を変化させることが明らかとなった。ｐＨに依存した局所的な構造変化を結晶構造解析とＮＭＲによって調べた最初の例である。

極低温Ｘ線結晶構造解析によって、３種類結晶系におけるトリプシンの水和構造を明らかにした。水和構造解析に特化したプログラムにより、水和水を蛋白質との相互作用や配置に応じて分類し、水和構造の特徴づけを試みた。水和水分子の蛋白質表面からの距離分布、水和水が蛋白質表面の極性原子団とともに形成する大規模な水素結合ネットワーク、疎水性表面の水和形態などについて、共通した構造的特徴を明らかにした。また、蛋白質の折れ畳み、ダイナミクスや分子認識における水分子の寄与について議論した。極低温Ｘ線結晶構造解析が蛋白質水和構造解析の有力な手段であることを示した最初の論文である。