2Dハイブリッド法による2D電顕画像からの3D原子モデル構築

2D hybrid analysis; An Approach to build 3D atomic model from 2D EM image

松本 淳; 高木 淳一*; 岩崎 憲治*

Matsumoto, Atsushi; Takagi, Junichi*; Iwasaki, Kenji*

生体分子の2次元電顕画像から原子分解能の3次元立体構造モデルを構築する計算手法の開発を行っている。通常のアプローチでは、多数の電顕画像から3次元電顕構造(3D-EM)を構築し、さらに、その構造に当てはまるようにX線結晶構造を変形することにより、原子分解能の3次元立体構造モデルを構築する。このアプローチでは、同じ立体構造を取っている多数の分子を様々な方向から撮影した電顕画像を用意する必要があるため、構造変化しやすい分子に対しては適用が難しい。そこで、我々は、射影像が電顕画像を再現するようにX線結晶構造を変形することにより、原子分解能の3次元立体構造モデルを構築する計算手法の開発を行っている。この計算手法では、1枚の電顕画像から1つの3次元立体構造を構築するため、構造変形しやすい分子に対しても適用が可能である。テスト計算の対象として、細胞接着タンパク質であるインテグリンV3を選んだ。インテグリンV3は、Caイオンを含む溶液中では折れ曲がった構造を取り、Mnイオンを含む溶液中では伸びた構造を取ることが、電子顕微鏡による観察でわかっている。一方、X線結晶構造は、Ca溶液中の構造に似ている。そのため、Mn溶液中の構造を再現するには、X線結晶構造の大規模な構造変形が必要である。構造変形計算を効率的に行うため、X線結晶構造を粗視化したモデルを用いた。

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