Structure determination of perdeuterated human immunodeficiency virus type 1 protease (HIV-1PR)

完全重水素化ヒト免疫不全ウイルス-1プロテアーゼ(HIV-1PR)の構造決定

本庄 栄二郎; 安達 基泰; 玉田 太郎; 黒木 良太

Honjo, Eijiro; Adachi, Motoyasu; Tamada, Taro; Kuroki, Ryota

ヒト免疫不全ウイルス-1(HIV-1)が作り出すプロテアーゼ(HIV-1PR)はHIV-1粒子の成熟に必須であることから、エイズ患者の抗ウイルス療法の主な標的分子である。われわれはHIV-1PRの詳細な構造と機能の関係を明らかにするためX線及び中性子線結晶構造解析により、水和水や水素の情報を含むHIV-1PRの構造決定を目指している。タンパク質の高分解能中性子線結晶構造解析を行うためには水素由来の非干渉性散乱に由来するノイズを抑えるためタンパク質分子や溶媒中の水素を重水素に置換する必要がある。そこでわれわれは研究用試薬として販売されている重水素化培地を用いることにより、完全重水素化HIV-1PRの大腸菌による発現を行っている。軽水環境下での軽水素化HIV-1PRと重水環境下での完全重水素化HIV-1PRのX線結晶構造をそれぞれ1.2及び1.4で決定し、両構造を比較したが顕著な差は見られなかった。

Because human immunodeficiency virus type 1 protease (HIV-1PR, 99 amino acids) is involved in the maturation of HIV-1, it is a prime target for antiviral therapy of AIDS. In order to investigate precise structure-function relationship, we are planning to determine the structure of HIV-1PR including the information of hydrogen and hydrating water molecules using high resolution X-ray crystallography and neutron crystallography. For higher resolution neutron protein crystallography, it is necessary to exchange hydrogen (H) atoms with deuterium (D) atoms in order to reduce background noise derived from incoherent neutron scattering cross-section of hydrogen. Therefore, we have expressed fully deuterated HIV-1PR using commercially available perdeuterated medium. X-ray structures of non labeled and perdeuterated HIV-1PR were determined to 1.2 and 1.4 resolution, respectively, using crystals grown under the same conditions. Both structures did not show any significant changes.