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千葉 薫*; 松井 拓郎*; 茶竹 俊行*; 大原 高志; 田中 伊知朗*; 油谷 克英*; 新村 信雄*
Protein Science, 32(10), p.e4765_1 - e4765_13, 2023/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Biochemistry & Molecular Biology)In structural biology, peptide bonds, fundamental linkages between hundreds of amino acids, of which a protein molecule is composed, have been commonly treated as a plane structure just as Linus Pauling et al. proposed. In this paper, a site-specific peptide bond relaxation mechanism by deuterons whose localization has been suggested by neutron crystallography is proposed. A comprehensive study using X-ray and neutron diffraction and 
N chemical shifts of individual amide nitrogen atoms within the same peptide bond strongly suggests the relaxation of the electronic resonance structure because of site-specific modulation by protons/deuterons localized on the electron orbital of the carbonyl oxygen.
藤原 悟; 松本 富美子*; 米澤 康滋*
Journal of Molecular Biology, 331(1), p.21 - 28, 2003/08
被引用回数：45 パーセンタイル：59.1(Biochemistry & Molecular Biology)種々の蛋白質が、その溶液条件によってアミロイド繊維として知られる繊維状構造体を含むさまざまな構造をとることが知られている。ニワトリ卵白リゾチーム(HEWL)は高濃度エタノール中でアミロイド繊維を形成することが知られている。われわれは、このHEWL-エタノール系をモデル系として、その種々の塩濃度下における繊維構造形成過程を時分割中性子散乱法により調べた。その結果、90%エタノール存在下において、NaCl濃度0.1-1.0mMの範囲でHEWLのゲル化が起こることが示された。このゲル化はプロトフィラメントの会合による繊維形成とその繊維同士の架橋によるゲル化という2段階で起こることが示唆された。繊維の構造及びその形成速度はNaCl濃度に依存することが示された。また、NaCl濃度2mM以上では、繊維状構造ではなくアモルファスな沈殿の形成が観測された。このようなさまざまな構造体が試料中の塩濃度に依存して形成されることから、これらの構造体の形成には静電相互作用が本質的な役割を果たしていることが示唆される。こうした観点から多様な繊維状構造体の形成過程についての議論を行った。
米澤 康滋*; 田中 晋平*; 久保田 智巳*; 若林 克三*; 油谷 克英*; 藤原 悟
Journal of Molecular Biology, 323(2), p.237 - 251, 2002/10
被引用回数：76 パーセンタイル：74.78(Biochemistry & Molecular Biology)アルツハイマー病等のアミロイドーシスに特徴的なアミロイド繊維は、広く種々の蛋白質において形成されることが知られている。アミロイド形成機構の解明はアミロイド疾患の治療,予防だけでなく、foldingや安定性に関係した蛋白質の性質そのものを考えるうえでも重要である。ニワトリ卵白リゾチーム(HEWL)は高エタノール濃度溶液中でアミロイド繊維を形成することが知られている。われわれはHEWLのアミロイド形成過程を調べるために、種々のエタノール濃度及び蛋白質濃度におけるHEWL溶液のX線及び中性子小角散乱実験を行った。その結果、エタノール濃度及び蛋白質濃度の関数としてのHEWLの構造状態は、単量体状態,2量体の形成状態,プロトフィラメントの形成状態,プロトフィラメント状態、そしてアミロイド繊維の形成状態に区別されることが示された。また、円二色性測定も併せて行い、HEWLの大きな2次構造変化は2量体形成の際にのみ起こることを明らかにした。さらに、それぞれの状態の詳しい構造キャラクタリゼーションを行い、2量体は細長い構造をとり、プロトフィラメントはその2量体が横向きに重なった構造、さらにアミロイド繊維形成はプロトフィラメント同士の会合によって起こることを明らかにした。
前田 満; 藤原 悟; 米澤 康滋*; 新村 信雄
Journal of the Physical Society of Japan, Vol.70, Supplement A, p.403 - 405, 2001/05
タンパク質の機能、安定性を明らかにするためには、異なったpHでのタンパク質におけるアミノ酸のプロトネーションの状態を知ることが重要である。この問題に答えるために、異なったpHにおけるニワトリ卵白リゾチームの中性子結晶構造解析を行っている。本研究においては、pH4.9のニワトリ卵白リゾチームの中性子回折実験を日本原子力研究所の生体物質用中性子回折計(BIX-II)において行った。pH4.9のニワトリ卵白リゾチームの中性子結晶構造解析により、酵素活性部位において、グルタミン酸35(Glu35)のカルボキシル基に1つの水素がプロトン化され、アスパラギン酸52(Asp52)のカルボキシル基には、プロトン化されていなかった。この結果は、リゾチームの触媒機構のモデルと一致した。
Rong, L.*; Yamane, T.*; 新村 信雄
Journal of Crystal Growth, 217(1-2), p.161 - 169, 2000/07
被引用回数：27 パーセンタイル：84.43(Crystallography)ニワトリ卵白リゾチームの正方晶系相の(110)面の[001]方向への結晶成長速度を、AFMで直接、(110)面を観察しながら、過飽和度の関数として求めた。結晶成長速度は過飽和の増加とともに増加するが、成長速度のキネマティカル解析から、結晶成長単位は分子2量体であることが判明した。また、これは、AFM観察像のステップ高さが、常にダイマーの高さであることとも符合する。
新村 信雄; 峯崎 善章; 田中 伊知朗*; 藤原 悟; 安宅 光雄*
Journal of Crystal Growth, 200, p.265 - 270, 1999/00
被引用回数：14 パーセンタイル：70.47(Crystallography)ニワトリ卵白リゾチームは未飽和溶液中で既に凝集体を形成している。この凝集体と過飽和溶液中で存在する凝集体の関連を中性子コントラスト変調法により研究した。それによると、未飽和溶液中の凝集体は分子が平行に並んだ構造(極性構造)をとっている。一方、過飽和液中から生成する結晶中の分子の配列は非極性である。つまり、未飽和中に存在する凝集体は、結晶の前駆体ではないと結論付けられる。
峯崎 善章; 野中 孝昌*; 新村 信雄
Journal of Physics and Chemistry of Solids, 60(8-9), p.1387 - 1391, 1999/00
被引用回数：2 パーセンタイル：17.06(Chemistry, Multidisciplinary)われわれは中性子イメージングプレート付中性子ラウエ回折計(LADI)を用いて収集したニワトリ卵白リゾチームのデータ解析を進め水素960原子と水和水157分子を同定することができた。その後解析が進み、今回以下のような最近の成果を発表する。(1)タンパク質中の``N-D…O''タイプの水素結合を解析したところ3.05
と3.25にピークが見られた。詳しく解析すると、後者は
-helixと
-strand由来、前者はloop-region由来であることがわかった。(2)中性子では水素の位置を実験的に決定できる。このため、bifurcated水素結合やtrifurcated水素結合を推測なしで議論できる。今回統計的データを示した。このほかB-factorの解析も行った。
新村 信雄; 栗原 和男*; 安宅 光雄*
J. Jpn. Soc. Microgravity Appl., 15(SUPPL.2), p.582 - 584, 1998/00
1997年5月にSTS-84スペースシャトルを使った微小重力下での実験機会があった。ミッションテーマは「微小重力下でのタンパク質結晶成長」である。タンパク質結晶はX線・中性子による原子レベルでの3次元立体構造解析の試料として必須であるが、時によっては良質の単結晶を得るのは困難である。微小重力下では、今までの経験から地上でより、良質の結晶ができる。ただし、過去の例では、約20%の成功である。今回、われわれは、なぜ微小重力下で地上より良質の結晶ができるのか、しかしなぜ成功率は低いのか、また、これらはタンパク質結晶成長機構解明にどうかかわるのかなどを研究目的にして、微小重力下でのニワトリ卵白リゾチーム結晶の溶解速度を測定し、地上での結果と比較する実験を試みた。その結果を報告する。
新村 信雄*; 峯崎 善章
日本結晶学会誌, 40(1), p.114 - 118, 1998/00
我々が開発した中性子イメージングプレートを用い、ラウエ法により行った、ニワトリ卵白リゾチームの中性子結晶構造解析の結果判明した水素原子の構造及び水和構造について、その立体構造形成上における特徴を解説した。水素原子は960個同定でき、N及びO原子に結合している水素原子は重水素に置換することが説明された。ベンゼンリングの上に位置する水和水、骨格の間に入り込む水分子等も同定できた。
新村 信雄
生物物理, 38(4), p.167 - 169, 1998/00
中性子イメージングプレート及び中性子ラウエ法を併用することで、ニワトリ卵白リゾチームのデータ収集効率を従来の方式の10倍以上向上させ、それらのデータを解析し、リゾチームの全構造を解析することに成功した。(1)タンパク質を構成する全ての水素原子(960個)及び、タンパク質周囲の157個の水和水の水素原子の位置を決定することができた。(2)リゾチームの酵素機能は、35番目のグルタミン酸残基のカルボキシル基のプロトンが糖に移動し、52番目のアスパラギン酸残基のカルボキシル基が解離状態になっていて、糖の加水分解を促進させる機構が確認された。
新村 信雄; 峯崎 善章; 野中 孝昌*; J.C.Castagna*; F.Cipriani*; P.Hoghoj*; M.S.Lehmann*; C.Wilkinson*
Nature Structural Biology, 4(11), p.909 - 914, 1997/11
被引用回数：143 パーセンタイル：94.91(Biochemistry & Molecular Biology)中性子イメージングプレートを装備したラウエ中性子回折法により、正方晶系ニワトリ卵白リゾチームの結晶構造解析を行った。結晶は2mm
2mm1.5mmの大きさのものを用い、約10日間のマシンタイムで、分解能2の回折データを収集することができた。データ解析の結果、(1)960ケの水素原子を同定することに成功した。(2)157ケの水和水を水素原子まで含めて決定できた。(3)リゾチームの糖を加水分解する機構が判明した。
新村 信雄*
バイオサイエンスとインダストリー, 54(6), p.405 - 406, 1996/00
タンパク質やDNAは三次元立体構造を形成して初めて、生理機能を発現する。そのため、生体物質の生理機能の解明に、原子レベルでの三次元立体構造解析は必須であり、これはX線結晶構造解析により行われてきた。また生体物質は、構成元素の約半分が水素原子であり、周囲を水に取り巻かれ、水素結合、水素濃度勾配、プロトンポンプ等、水素原子は生理機能に大きく寄与している。ところがX線回折法では、すべての元素の中で水素原子からの寄与は最も小さいため、その位置決定は困難であり、決定された骨格から水素原子や水分子の位置を類推して、そのふるまいを議論するのが現状である。一方中性子回折法では水素原子の位置を決定することができる。
峯崎 善章; 新村 信雄*; 安宅 光雄*; 曽良 達夫*
Biophysical Chemistry, 58, p.355 - 363, 1996/00
被引用回数：27 パーセンタイル：66.44(Biochemistry & Molecular Biology)リゾチーム蛋白質の結晶成長初期過程を調べるために、未飽和及び過飽和水溶液で、中性子小角散乱実験を行った。その結果次の事柄が判明した。1)使用する中性子のエネルギーは10MeVと大変小さいので、これによる生体物質の放射線損傷は大変少なく、1日~2日に亘る結晶成長過程研究に適したプローブである。2)結晶成長観察は10
の粒子径を観測することが必須で、中性子小角散乱実験は、これが可能である。3)未飽和液で結晶化剤(NaCl)を添加してゆくと、分子凝集が始まり、結晶核の前駆体と考えられる。
新村 信雄*; 峯崎 善章; 安宅 光雄*; 曽良 達生*
Journal of Crystal Growth, 154, p.136 - 144, 1995/00
被引用回数：73 パーセンタイル：97.57(Crystallography)生体物質は3次元立体構造を形成して、生理機能を発揮する。3次元立体構造の解明には、生体物質単結晶が試料として必須である。生体物質単結晶成長は、現在殆どが試行錯誤で行われている。生体物質単結晶成長メカニズムの研究は、制御された単結晶成長法の開発に必要である。本論文は、時分割中性子小角散乱法により、リゾチーム・タンパク質が結晶成長していく過程をその場観察した結果をまとめたもので、従来全く考えられていない新しいモデルを提案することができた。
新村 信雄*; 安宅 光雄*; 峯崎 善章; 曽良 達生*
Physica B; Condensed Matter, 213-214, p.745 - 747, 1995/00
被引用回数：7 パーセンタイル：45.21(Physics, Condensed Matter)中性子小角散乱法で、リゾチーム・過飽和水溶液から、結晶が成長を始める過程を観察した。その結果、次のようなことが判明した。リゾチームは過飽和水溶液では、先ず、2種類の凝集体を形成する。一つは、TypeIと呼ばれるもので、大きさの異なる数100以上の半径を有する凝集体で、時間経過に対して、さ程敏感な構造変化をしない。もう一つは、TypeIIと呼ばれるもので、回転半径は25位の凝集体である。TypeIIの凝集体は、時間経過と共に回転半径が40位まで大きくなり、(13時間経過)、再び減少始める。この回転半径の減少が、新たな結晶核形成に関与していると考えられる。
新村 信雄*; 田中 伊知朗*; 峯崎 善章; 唐沢 裕子*; 田中 勲*; 三木 邦夫*; 佐藤 衛*; 日高 昌則*; 皆川 宣明; 森井 幸生
Physica B; Condensed Matter, 213-214, p.786 - 789, 1995/00
被引用回数：18 パーセンタイル：70.91(Physics, Condensed Matter)タンパク質・DNA等の生体物質の水素の位置及び、それらの配位水の水素の位置を決定するための装置が生体物質中性子回折計である。生体物質中性子回折計では、試料位置での中性子束が強く、かつ、ビーム分散の小さい中性子束が必要で、そのためのモノクロメーターが開発された。又、結晶からのBragg反射を出来るだけ多く観測できるように大面積の中性子検出器を設置した。その他種々の工夫を凝らした生体物質中性子回折計を製作し、卵白リゾチーム単結晶からのbragg反射パタンを得ることに成功した。
新村 信雄*; 峯崎 善章; 安宅 光雄*; 曽良 達*
Journal of Crystal Growth, 137, p.671 - 675, 1994/00
被引用回数：32 パーセンタイル：94.23(Crystallography)生体物質の生理機能は、三次元構造を形成して発揮される。生体物質の三次元立体構造を決定する最もすぐれた手法は、X線及び中性子による単結晶構造解析である。但し、そのためには単結晶を作製する必要があるが、生体物質の単結晶成長はその成長機構がわかっておらず、手探りで行われている。本論文は、タンパク質リゾチームの単結晶成長初期過程を、中性子小角散乱により原子・分子レベルで観察しながら、その成長メカニズムを解明しようとするものである。シリコン等の無機物質の結晶成長の類推から、生体物質も、単結晶成長は、ある結晶核が発生し、一分子ずつ附加して生長して行くと考えられているが、本研究によると、生体物質は、そのようなプロセスを経ていないことが判った。むしろ4~6ヶの分子が凝集した状態が単位になっている。
新村 信雄*
日本結晶学会誌, 36, p.157 - 161, 1994/00
生体物質の中性子散乱法による構造研究は、実験法や得られる情報の違いにより、大きく分けて4つに分類される。それらは、i)コントラスト変調法溶液小角散乱、ii)コントラスト変調法中間分解能単結晶構造解析、iii)高分解能単結晶構造解析、iv)非弾性散乱を利用した分子のダイナミックス研究である。i)に関して2件の研究結果を報告する。一つは、HUタンパク質・DNA複合体の構造研究である。もう一つは、Lysozymeタンパク質の結晶成長の分子レベルでの観察である。iv)に関して、現在建設中の生体高分子結晶構造解析用中性子回折計について概要を説明した。
板垣 貴弘*; 吉田 勝; 阿部 修三*; 大道 英樹; 西平 美貴*
Journal of Chromatography, 620, p.149 - 152, 1993/00
刺激応答性を示すポリマー成分を入れて生体親和性を付与したコンタクトレンズの開発の一環として、レンズと涙液との接触によって生じる問題点を検討している。新しい液クロカラムの導入による涙液成分の確認を目的として、涙液中に含まれるタンパク質の分析を、微細孔をもつ球状のセラミックヒドロキシアパタイトカラムを用いた高速液体クロマトグラフィー法により検討した。その結果、アルブミン、リゾチーム、ラクトフェリンが分離された他、未知の3種類のタンバク質が検出された。
