Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
-thrombin-bivalirubin complex at pD 5.0; Protonation states and hydration structure of the enzyme-product complex山田 太郎*; 栗原 和男; 大西 裕季*; 玉田 太郎; 友寄 克亮; 桝見 賢司*; 田中 伊知朗*; 黒木 良太; 新村 信雄*
Biochimica et Biophysica Acta; Proteins and Proteomics, 1834(8), p.1532 - 1538, 2013/08
被引用回数：17 パーセンタイル：48.69(Biochemistry & Molecular Biology)-トロンビン-ビバリルジン複合体のプロトン化状態と水和構造をX線(1.6
)/中性子(2.8)単結晶回折データによる同時構造精密化により明らかにした。原子間距離については別途、1.25のX線結晶構造解析により評価した。この複合体は、-トロンビンの酵素・生成物(EP)複合体のモデルとなる。活性化部位周囲の中性子散乱長図は、H57/Hの側鎖が重水素化されていることを示唆する。この同時精密化により、H57/HのD
1とD
2の占有率がそれぞれ1.0と0.7であると示された。しかしながら、S195/Hのヒドロキシル基のO
周囲には有意な中性子散乱長密度が観察されなかった。また、そのOは、dFPR-COOHのカルボキシル基炭素に近接していた。これらの観察から、S195/HのOは脱プロトン化されており、EP複合体において求核性を維持していると示唆された。また、活性化部位に加えて、ビバリルジンの認識に関与するS1サブサイトとエキソサイトIに水和構造が存在することが分かった。
protease I at pD 8.0; Protonation states and hydration structure in the free-form大西 裕季*; 山田 太郎*; 栗原 和男; 田中 伊知朗*; 崎山 文夫*; 正木 武治*; 新村 信雄*
Biochimica et Biophysica Acta; Proteins and Proteomics, 1834(8), p.1642 - 1647, 2013/08
被引用回数：8 パーセンタイル：20.86(Biochemistry & Molecular Biology)セリンプロテアーゼの鍵となる触媒残基のプロトン化状態を調べるため、pD8.0におけるリガンド非結合型クロモバクタープロテアーゼI(API)の構造を単結晶X線と中性子回折データの同時使用によって精密化した。リガンド非結合型APIの活性部位における触媒三残基の占有率精密化により、H57のイミダゾール環の約30%、S197のヒドロキシル基の約70
が重水素化されていることが示された。この観察結果は、S197の多くが基質と結合していない状態でもプロトン化されていることを示す。API中の触媒三残基のプロトン化状態をウシ由来
-trypsin-BPTI複合体と比較することにより、基質のS197への近接はS197のヒドロキシル基の酸性を低下し得て、それによってH57はS194のヒドロキシル基から水素を引き抜くことができるという仮説が導かれた。また、APIに特異な残基であるH210は、触媒三残基D113と水素結合を形成していないが、代わりに、H210はS176、H177、一個の水和水と水素結合ネットワークを形成する。大きく疎水性な残基W169が近接することによりこの水素結合ネットワークを保護し、広範囲のpHに渡るAPIの機能を安定化しているかも知れない
大西 裕季*; 高田 孝*; 山口 彰*; 内堀 昭寛; 菊地 晋; 栗原 成計; 大島 宏之
Proceedings of 8th Japan-Korea Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS-8) (USB Flash Drive), 8 Pages, 2012/12
ナトリウム(Na)冷却高速炉蒸気発生器(SG)において、セルフウェステージ現象はNa-水反応時に生じる伝熱管亀裂拡大挙動であり、初期亀裂からの水/蒸気漏えいのトリガーとなるものである。したがって、セルフウェステージ現象の定量化がSG安全評価の点で重要となる。本研究では、セルフウェステージ現象解析手法を提案し、多次元Na-水反応コードSERAPHIMを用いて亀裂拡大挙動を検討した。解析では、原子力機構で行われたSWAT-4の実験に基づき二次元初期亀裂を仮定した。ウェステージ速度がアレニウス型を仮定した腐食式により計算され、ウェステージ量によって初期伝熱管の一部をリメッシュした。リメッシュモデルを用いて再計算し、Na-水反応生成物は周方向速度と径方向速度がセルフウェステージ挙動に寄与していることがわかった。
田中 伊知朗*; 日下 勝弘*; 細谷 孝明*; 新村 信雄*; 大原 高志*; 栗原 和男; 山田 太郎*; 大西 裕季*; 友寄 克亮*; 横山 武司*
Acta Crystallographica Section D, 66(11), p.1194 - 1197, 2010/11
被引用回数：49 パーセンタイル：94.6(Biochemical Research Methods)次世代中性子線源であるJ-PARCに建設された茨城県生命物質構造解析装置(iBIX)は、2008年12月から運転を開始した。有機化合物結晶を用いた予備的な測定及び構造解析の結果、iBIXはJ-PARCの最終出力の1/8にあたる120kWでも十分な測定効率を発揮しており、タンパク質結晶の構造解析にも十分対応できることが明らかとなった。
resolution八木 大地*; 山田 太郎*; 栗原 和男; 大西 裕季*; 山下 雅広*; 玉田 太郎; 田中 伊知朗*; 黒木 良太; 新村 信雄*
Acta Crystallographica Section D, 65(9), p.892 - 899, 2009/09
被引用回数：17 パーセンタイル：80.39(Biochemical Research Methods)リン酸非含有のウシ膵臓由来リボヌクレアーゼA(RNase A)に対し、JRR-3研究用原子炉(日本原子力研究開発機構)に設置の単結晶回折装置BIX-4を用いて、1.7分解能で中性子構造解析を行った。高分解能構造モデルに基づき、RNase Aの触媒機構においてはヒスチジン12番残基が一般塩基として機能していることを明らかにした。また、メチル基や水酸基、そしてプロリン、アスパラギン、グルタミンこれらのアミノ酸残基に含まれる水素位置のような、その他の特色のある構造上の特徴が数多く、1.7分解能で決定された。観測された解離性アミノ酸残基のプロトン化/脱プロトン化状態から、活性化部位やヒスチジン48番残基の水素原子周囲の水素結合ネットワークが明確に示された。へリックスとシート間の水素結合の強さにおける差は、主鎖アミド基の水素の水素結合長と水素/重水素(H/D)置換率の決定から推察された。また、水和水分子における温度因子(B)と水素結合長間の相関が見出された。
石川 卓哉*; 茶竹 俊行*; 大西 裕季*; 田中 伊知朗*; 栗原 和男; 黒木 良太; 新村 信雄*
Chemical Physics, 345(2-3), p.152 - 158, 2008/04
被引用回数：14 パーセンタイル：44.65(Chemistry, Physical)A neutron diffraction study has been carried out at 2.7 resolution on cubic porcine insulin at pD 6.6 using the BIX-4 at the JRR-3 reactor of JAEA. The ionization states of several amino acids in porcine insulin have been obtained at pD 6.6 and they are compared with those at pD 9 obtained by neutron diffraction as well as those at pH 6.50 and 6.98 obtained by X-ray diffraction. For the present work, a large single crystal of 2.7 mm
was obtained by dialysis. Refinement of the structure was carried out and the 
-factor was 21.4% with the free being 29.4%. Protonation and deprotonation of various ionizable amino acid residues were observed and discussed on the basis of the charged states estimated by the 
values. In the case of His
5, both N
and N
of an imidazole ring are protonated at pD 6.6, but at pD 9 only N is protonated. In contrast, for His10, both N and N are protonated at pD 6.6 as well as at pD 9.
-lactoglobulin, -amylase, 2Zn-insulin, cubic-insulin and RNase a for neutron diffraction experiment八木 大地*; 江幡 年宣*; 市毛 寿一*; 小林 陽一郎*; 石川 卓哉*; 山下 雅弘*; 大西 裕季*; 田中 伊知朗*; 栗原 和男; 新村 信雄*
no journal, ,
中性子回折法は水素原子位置を同定する有力な手段であり、中性子構造解析によってタンパク質や核酸における水素原子位置を含んだ水和構造を明らかにすることができる。既にわれわれはミオグロビンやルブレドキン, B型, Z型DNAなどの水和構造の決定に成功してきている。そこで明らかになった水和水の核密度ピークの形は4種類に分類にすることができ、われわれはこれを水和水の秩序性又は動的振る舞いから説明可能と考えている。水和水は双極子モーメントを持ちタンパク質周囲の電場に影響を与えていると考えられる。さらには、DNA周囲の水和水ネットワークはタンパク質による認識機構にかかわっていると考えられる。よって、水素を含んだ水和構造の決定はこれらのメカニズム解明に大いに貢献し得る。そこで、これまでの中性子構造解析の結果を"Hydrogen and Hydration DataBase for Bio-macromolecules"にデータベース化している。現在、さらに正方晶インスリン、リボヌクレアーゼA, ラクトグロブリン, アミラーゼ, 2Znインスリンの中性子構造解析を目指している。既にこれらの大型結晶化に成功し、試験的な中性子回折実験を行った。一部は本格的測定を完了し、構造解析が進行中である。
新村 信雄*; 田中 伊知朗*; 大西 裕季*; Ostermann, A.*; 栗原 和男; 本庄 栄二郎; 黒木 良太; 二見 淳一郎*; 山田 秀徳*
no journal, ,
本研究の目的は、中性子回折データを用いて厳密な数学的手法だけでタンパク質分子構造を決定する新しい方法を開発し、幾つかのタンパク質に適用してこれを実証することにある。この手法では、水素原子を特異的に重水素原子に置き換えた結晶を利用する。本研究は、各々特徴のある中性子関連研究を行ってきている日・仏・米3か国の研究グループによる共同研究(筆頭提案者: H. A. Hauptman/Hauptman研(米))である。日本グループ(共同提案者:新村信雄/茨城大学)では主としてタンパク質の結晶化と中性子回折実験を担当し、高分解能で精度の高い中性子回折データの取得を目指す。当初は研究対象を基本的なタンパク質(ミオグロビン,インスリン,RNase Aなど)に限定する。後に、仏グループ(共同提案者: A. Podjarny/IGBMC)から提供される重水素置換タンパク質(ルブレドキシン,アルドース還元酵素など)も対象に加える。これらの中性子回折実験データを用い米グループが解析を行う。当会議では、上記の方針に則った日本グループ側の研究計画を説明,議論する。
石川 卓哉*; 田中 伊知朗*; 茶竹 俊行*; 栗原 和男; 大西 裕季*; 日下 勝弘; 玉田 太郎; 黒木 良太; 新村 信雄*
no journal, ,
アミノ酸側鎖のプロトン解離状態はタンパク質の生理反応や安定性に対し大きな影響を与える。しかし、その解離は側鎖周囲の環境にも依存し溶液のpHだけから推定は困難である。よって、プロトン解離状態の決定には実験的に測定することが必要となる。中性子回折法は、他の元素同様に水素と相互作用するため水素原子観察の有効な手段である。そこで、われわれはBIX-4回折装置(原子力機構JRR-3)を用い、pD=6(重水溶液を使用)でのインスリン正方晶結晶の中性子回折測定を行った。さらに既報のpD=9での中性子解析結果(Maeda, et al. 2004)及びpH=6でのX線解析結果(Diao, 2003)と比較考察した。試料調製では、結晶化曲線に基づき大型結晶を育成し、最後に水素原子由来バックグラウンドの低減のため重水溶液に置換した。回折実験では2.5
分解能のデータ取得に成功した。この構造解析から、B鎖ヒスチジン(His)5番及び10番残基では側鎖のプロトン解離状態(遊離基の場合pK
6)は異なり、pD=6, 9両方でHis5 N
のみ脱プロトン化し、それ以外はプロトン化していた。以上の結果は、中性子回折法がタンパク質のプロトン解離状態を決定する有力な方法であることを示している。
大原 高志; 日下 勝弘*; 細谷 孝明*; 栗原 和男; 山田 太郎*; 友寄 克亮*; 大西 裕季*; 横山 武司*; 田中 伊知朗*; 新村 信雄*; et al.
no journal, ,
J-PARC・MLFに設置された生体分子用単結晶中性子回折計iBIXで用いるためのデータ処理ソフトウェア"STARGazer"の開発を進めている。STARGazerは単結晶回折データを処理するための8つの基本コンポーネントから構成され、さらに各検出器及びゴニオメータの設置誤差を考慮したデータ処理が可能である。これまでにiBIXで測定を行った回折データに対してデータ処理を行ったところ、得られた格子定数はいずれも既知の値とほぼ一致した。また、各ブラッグ反射の積分強度を算出して構造精密化を行ったところ、いずれの試料においても水素原子位置に負の原子核散乱長密度分布を観察することに成功した。
大原 高志; 日下 勝弘*; 細谷 孝明*; 栗原 和男; 山田 太郎*; 友寄 克亮*; 横山 武司*; 大西 裕季*; 田中 伊知朗*; 新村 信雄*; et al.
no journal, ,
単結晶回折計にとって、生データから各ブラッグ反射の強度情報を抽出し、HKLFリストを出力するためのデータ処理ソフトウェアは必要不可欠である。われわれは、J-PARC・MLFに設置された生体分子用単結晶中性子回折計iBIXで用いるためのデータ処理ソフトウェア"STARGazer"の開発を進めている。これまでにiBIXで測定を行った酒石酸水素アンモニウムやグルタミン酸などの回折データに対して、STARGazerを用いたデータ処理を行ったところ、得られた格子定数はいずれも既知の値とほぼ一致した。また、各ブラッグ反射の積分強度を算出して構造精密化を行ったところ、いずれの試料においても水素原子位置に負の原子核散乱長密度分布を観察することに成功した。
大西 裕季*; 高田 孝*; 山口 彰*; 大島 宏之; 栗原 成計; 菊地 晋; 内堀 昭寛
no journal, ,
セルフウェステージ現象は、高速炉蒸気発生器の伝熱管に発生した微小亀裂から高圧水蒸気の漏えいによるナトリウム-水反応により亀裂が進展する事象である。この自管破損の評価手法を開発するため、多次元ナトリウム-水反応解析コードSERAPHIMを用いた評価手法の構築並びにナトリウム-水反応の微小亀裂における数値解析について検討した結果を報告する。
大西 裕季*; 高田 孝*; 山口 彰*; 大島 宏之; 栗原 成計; 菊地 晋; 内堀 昭寛
no journal, ,
高速実用炉蒸気発生器の伝熱管破損事象解析評価手法の一つとして、伝熱管セルフウェステージ解析手法の開発を進めている。本研究では、開発の一環として、伝熱管に生じたき裂から液体Na中へ水蒸気が噴出する現象に対して圧縮性混相流・ナトリウム-水反応現象数値解析コードSERAPHIMを適用した2次元解析を実施した。解析結果から、き裂部近傍の伝熱管外壁では化学反応のため高温場となっていること及び反応生成物であるNaOHが存在していることがわかった。このことから、温度及びNaOH濃度をパラメータとしたアレニウス型のウェステージ率評価式を新たに構築し、減肉形状を評価した。その結果、本評価式によりき裂がNa側から拡大する現象を再現できることがわかった。き裂拡大後の体系に対して解析メッシュを再構築してSERAPHIMの解析を実施した結果、初期き裂の場合に比べて気相の分布が変化することがわかった。
