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体験!タンパク質複合体の質量分析(6月23日)

プログラム担当研究室

生命現象では、単独のタンパク質が機能する場合ばかりでなく、複数のタンパク質が集まった複合体として機能することが多くあります。このような生命現象を司るタンパク質やタンパク質からなる複合体について、NMRやX線結晶構造解析などの構造生物学の手法でタンパク質の働きを構造を元に理解することに加え、その機能している姿を反映する分子サイズは重要な情報となります。本講座では、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI-MS)法などの質量分析法を用いて、タンパク質複合体のサイズを正確に求める体験実験を行います。また、研究室に設置の質量分析装置の見学を行います。

タンパク質複合体の架橋実験

質量分析法により分子量を正確に求めることができますが、非共有結合はpH や有機溶媒の含有量により安定性が変化するので、測定の条件によっては複合体が解離してバラバラになってしまい、複合体のサイズを求めることが難しい場合があります。しかしながら、架橋試薬を用いて複合体を構成する各パーツをつなぎ、バラバラにならないようにしておけば、測定の条件によらず複合体のサイズを求めることができます。
ヘモグロビンはヘムを抱えるヘムタンパク質で、酸素を運搬する機能を有します。その構造は、共有結合でつながれた2種類のポリペプチド鎖(α、β)が各ポリペプチド鎖1本につき1個のヘムを配位し、さらにα鎖、β鎖2本ずつが集まって非共有結合で安定な複合体(ヘテロ4量体)を形成しています(図1右)。本講座ではヘモグロビンをモデルタンパク質として用いて、構成する4本のポリペプチド鎖がバラバラにならないように固定する架橋反応の実験を体験します。

タンパク質複合体の質量分析

架橋反応を施したヘモグロビン、施していないヘモグロビンそれぞれについて、MALDI-MSを用いてタンパク質の複合体の質量分析の実験を体験します。また、非常にソフトにイオン化できるエレクトロスプレーイオン化(ESI)法を用いた質量分析で得られる結果と比較し、それぞれの手法の特徴を理解します。

タンパク質の構造解析に用いられる質量分析装置の見学

本専攻に設置されている質量分析装置のうち、構造生物学研究で利用されている質量分析装置を見学し、概要を理解します。