【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】24244086 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

はやぶさ計画 / 隕石 / レゴリス / 宇宙風化 / ３次元構造 / X線CT / 衝突 / 太陽風照射 / はやぶさ計 / 太陽風 / 月サンプル / イオン照射実験 / 小天体衝突 / アポロ計画 / 電子顕微鏡

【研究成果の概要】

「はやぶさ計画」により小惑星イトカワ表面から採取された微粒子について、初期分析結果をもとにして研究をおこない、以下の成果を得た。(1) 分析されたサンプルは微量であるが、採取されたサンプルをほぼ代表するものであり、隕石との詳細な比較によりS型に分類された小惑星（イトカワ）の構成物質が普通コンドライト隕石（LLコンドライト）であることを最終的に確認した。(2) 小惑星表面では、衝突による微粒子生成、太陽風照射による粒子表面での宇宙風化リム生成、粒子運動による粒子の摩耗が繰り返されて宇宙風化が進んでいくという、ダイナミックな小惑星進化の描像が得られた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】47,970千円 (直接経費: 36,900千円、間接経費: 11,070千円)

【研究分野】生物物理学

【研究領域課題番号】09480171 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イオンポンプ / 筋小胞体 / 能動輸送 / 三次元構造 / 電子顕微鏡 / 構造解析 / 膜蛋白質 / X線結晶解析

【研究成果の概要】

本研究では能動輸送の構造的基盤を解明するために、P型イオンポンプを代表する筋小胞体カルシウムATPaseを対象として、電子線・X線構造解析を行った。この膜蛋白質は本研究を開始した時点で、電子線で解析可能な2つの形態の結晶を作ることが知られていた。すなわち、カルシウムイオン非存在下小胞体膜そのものが変形してつくるチューブ状結晶と高濃度カルシウムイオン存在下で再構成膜がつくる三次元微結晶である。チューブ状結晶に関してはさらにATPの非加水分解アナログである。クロミウムATPを結合した状態でもチューブ状結晶をつくることを見出し、米国グループとの共同研究になる阻害剤thapsigarginを結合した状態とあわせるこの状態の構造を8A分解能で解析した。これによって膜内の二次構造やATPの結合部位が明らかになり、結果の一部分はNature,Biophys J に報告した。また、そのために広範なプログラムを開発した(投稿準備中)。一方、高濃度カルシウム存在下の三次元結晶の膜と平行な2回回転軸(b軸)方向の投影像を得、チューブ状結晶からの三次元構造と比較したところ、分子全体で大きな構造変化があることが判った(Biophys J に発表)。さらに、結晶化条件を改良した結果、薄いながらも良質の板状三次元結晶を得ることに成功した。ごく薄いものは電子線で、厚いものはX線で解析できることがわかった。電子線用の回転カメラと解析ソフトウェアを開発した結果、格子定数は電子線用のごく薄いものもX線結晶解析に用いたものとほぼ同一であることがわかった。そこで電子顕微鏡像による位相の収集に取り組み、部分的ではあるが大変有用な位相情報が得られた。現在、重原子同型置換体の探索を行っている。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1997 - 1998

【配分額】13,800千円 (直接経費: 13,800千円)

【研究分野】生物物理学

【研究領域課題番号】08044195 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イオンポンプ / カルシウムポンプ / 能動輸送 / 三次元構造 / 電子顕微鏡 / 構造解析 / 膜蛋白質

【研究成果の概要】

本研究は、イオンポンプの輸送サイクルの幾つかの状態での三次元構造を電子線構造解析によって可視化する事により、イオンの能動輸送の構造的実体を明らかにしようとするものである。対象とした筋小胞体カルシウムATPaseは、筋肉の弛緩時にカルシウムイオンを汲み出すポンプである。能動輸送の実体の解明には生理的に異なった状態の構造を解明することが必須であるが、本研究では特に、カルシウムが存在しない時にできるチューブ状結晶の高分解能解析と高カルシウム濃度でできる三次元結晶の構造解析に重点をおいた。チューブ状結晶に関しては、高分解能化のためのソフトウェアを代表者側が開発し、CrATPを結合させたもの、thapsigarginの結合部位を結合させたものについて解析を行った。この結果、ATP結合位置の同定(Biophys.J.発表済み)と8Å分解能での解析に成功した。thapsigargin存在下のものに関しては、10本の膜貫通へリックスが解像できており、イオン通路と思われる孔もみえる(Nature印刷中)。これは、日本側のソフトウェアと米国側の新鋭電子顕微鏡とが組合わさって得られた結果である。この目的のために、日本側が2度、米国側が1度渡航した。三次元微結晶に関しては、まだ手法的にも未確立であり、とりあえず7Å分解能で構造を解くことが目標である。そのために、代表者と分担者(小川)が渡米し、具体的な方針について討論した。また、膜面に平行に見た像が9Å分解能で得られ、カルシウム非存在下の構造とは大きく異なっていることもわかった。これも、共同研究の成果としてまとめ、投稿中である。

【研究種目】国際学術研究

【研究期間】1996 - 1997

【配分額】5,300千円 (直接経費: 5,300千円)