【研究分野】原子力学

【研究領域課題番号】21860024 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シンチレータ / 放射線計測 / 多重量子井戸 / 有機無機ハイブリッド化合物 / 結晶化 / 時間分解能 / 放射光(X線) / 核共鳴散乱 / X線検出器 / 励起子 / 多重量子井戸構造 / 放射光 / メスバウアー / 結晶構造解析 / 核医学(PET)

【研究成果の概要】

(R-NH_3)_2(CH_3NH_3)_<m-1>M_m X_<3m-1>の一般式で表わされる有機無機層状ペロブスカイト型化合物の組成を、発光型放射線センサーであるシンチレータ材料として最適化し、独自の手法により育成した単結晶を光電子増倍管に搭載し、これを放射線検出器として67.4keVのX線を計測したところ、0.7nsの時間分解能と24%の検出効率が得られた。これは、61Niの核共鳴散乱線(メスバウアー)の測定時間であれば、従来の7分の1に短縮する効果がある。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】2,743千円 (直接経費: 2,110千円、間接経費: 633千円)

【研究分野】生体物性学

【研究領域課題番号】03304056 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

膜タンパク質 / 結晶化 / X線結晶構造解析 / 結晶成長機構 / タンパク質立体構造予測 / 超分子複合体 / タンパク質立体構造形成機構 / 電子線構造解析 / 結晶構造解析 / チトクロム酸化酵素 / チトクロムbc_1複合体

【研究成果の概要】

過去3か年にわたる研究の結果、膜タンパク質スーパーコンプレックスの構築原理と結晶化条件の一般化に関して以下のことが明かになった。
膜タンパク質の立体構造の安定化の要因は膜貫通ヘリックス間の水素結合と静電的相互作用である。それに加えて、親水性部分が安定化に寄与している。したがって、脂質二重膜に埋まった疎外性表面を界面活性剤で覆って水溶液中に‘可溶化'することは立体構造を損なわずに膜タンパク質を単離する最もよい方法であろう。しかし、この結合している界面活性剤を介した相互作用は非特異的で、結晶の安定化に寄与するとは考えられない。したがって、親水性部分の大きな膜タンパク質ほど結晶化は容易であると推定できる。ウシ心筋チトクロム酸化酵素やチトクロムbc_1複合体は結晶化されているが分子量がそれらの約1/2である細菌の相同タンパク質はまだ結晶化されていないことは、この推定を支持している。結晶化の必要条件は標品の純度ではなく立体構造が完全であることである。さらに周期的な配列が可能になるためには、必ずしも分子間の相互作用が強ければよいわけではない。界面活性剤の種類によってこのような相互作用を制御することができる。例えば、チトクロム酸化酵素結晶のx線回析の分解能を6.5Aから3.5A以上に、界面活性剤の種類を変えることによって、一挙に向上させることができた。巨大な分子の結晶では、安定化を促進する相互作用が体積当りでは弱くなるため、結晶の完全性に限界があるという説もあるが、逆にいくら大きくてもそれが生理活性をもったタンパク質であるかぎり結晶化は可能であるとも考えられる。何故なら大きなタンパク質ほど立体構造の動的なゆらぎを小さくするような構造があるため、全体として安定であるだけでなく、特異的な相互作用も揺らぎが小さいだけ強くなるであろうからである。

【研究種目】総合研究(A)

【研究期間】1990 - 1993

【配分額】17,000千円 (直接経費: 17,000千円)