タンパク質の構造決定

  • このエントリーをはてなブックマークに追加

タンパク質の構造決定

タンパク質の構造を決定する方法としてX線結晶解析NMR分光法(核磁気共鳴分光法)の2つがある。

http://www.seibutsushi.net/

X線結晶解析

タンパク質を結晶化し、X線を照射すると、規則正しく並んだタンパク質分子中の原子がX線を散乱される。散乱されたX線の波は、互いに干渉し合い、複雑な回折パターンをつくりだす。このパターンは非常に複雑であり、小さなタンパク質でも数万個のスポットが出現するため、コンピューターで計算を行う。

http://biotech.fpu.ac.jp/

計算処理したデータと、アミノ酸配列の情報を生み合わせ、タンパク質の構造モデルを作りだすことができる。X線結晶解析では、非常に純粋なタンパク質の結晶を作る必要があり、それが手間で労力のかかる作業となっている。

http://biotech.fpu.ac.jp/

NMR分光法(核磁気共鳴分光法)

NMR分光法(核磁気共鳴分光法)は、多くの原子核が磁気を帯びており、その振る舞いが周囲の原子の影響を受けるという点を利用した技術である。

http://www2.toyo.ac.jp/

精製したタンパク質(溶液)を強力な地場に置き、異なる波長の電磁波を照射する。すると、タンパク質の水素の原子核が、アミノ酸間やタンパク質の異なる部分間の距離に決定できるNMRシグナルを放出する。

http://www2.toyo.ac.jp/

シグナルを分析し、距離を計算し、3次元構造を決定する。この方法ではタンパク質の結晶を作成する必要はない。詳しい原理は下記のサイトがわかりやすい。

すべての原子核は、電荷を持っていますが、ある原子核では、この電荷が原子核の軸上でスピン運動し、この核電荷が回ることによって、軸方向の磁気双極子を生じます。つまり、原子核は陽電荷を持っているので、回転すると磁場を作り出すことになり、この回転する原子核はあたかも微小な磁石のような働きをするのです。原子核は、1個の棒磁石として見なせます。通常、この棒磁石は、でたらめにあらゆる方向に向いています。

しかし、強力な外部磁場が加わると、原子核は外部磁場の方向に沿う方向か、あるいは逆らう方向に配列します。外部磁場の方向に沿う並び方(α状態)は、逆らう並び方(β状態)よりもエネルギー的にわずかに有利であり、平衡状態では、このエネルギーの低い有利な配向(α状態)に、より多くの原子核が分布します。
そして、ここにラジオ波領域の電磁波を照射すると、原子核が励起されて、核スピンが低エネルギー状態から高エネルギー状態へと押し上げられます。吸収された電磁波のエネルギーが、熱としてまわりに逃げれば、乱された平衡が再びもとに戻ります。

外部磁場に沿う配列と、逆らう配列の2つの状態のエネルギー差は、加えた外部磁場の強度や、原子の結合状態によってわずかに異なります。この2つの核スピンのエネルギー差を、化学者に親しみやすい別の単位で表すと、25~250 μkJ/molという非常に小さな値になります。NMR分光法では、このわずかなエネルギー差と平衡状態に戻るまでの時間変化をコンピューターで分析し、シグナル強度を表すスペクトルへと変換するのです。

http://sekatsu-kagaku.sub.jp/nmr.htm

要するに、電磁波を照射することによって、核スピンが高エネルギー状態になり、やがて元に戻るという現象が起こる。このエネルギー差は原子の結合状態によって異なるため、エネルギー差と時間変化をコンピューターで分析するということをしている。

http://www2.toyo.ac.jp/

  • このエントリーをはてなブックマークに追加

SNSでもご購読できます。

コメントを残す

*