構造生物物理研究室
Structural Biophysics Laboratory
主任研究員

宮

野

雅

司

MIYANO, Masashi

当研究室の主たる研究分野は，脂質様物質を介した生体内のエネルギーや情報の流れをタン
パク質の構造依存的に解釈することであり，この研究姿勢は生物学上の基礎科学を推進するだけでなく，医学や薬学分野への応用も視野に入れたものである。現在は脂質代謝と脂質メディエー
ター関連のタンパク質を対象としている。応用上極めて重要な脂質メディエーター受容体を含む膜タンパク質の構造研究を視野に入れており，可能なものについては発現精製を含めた構造決定に取り組んでいる。もう 1 つの研究分野は，効率的なタンパク質の結晶化に関する技術開発である。これは文部科学省の研究委託事業である タンパク 3000 プロジェクト にも寄与するもの
で，理研内外の組織と共同で行っている。
1. 脂質関連タンパク質の結晶構造の解明（1）ロイコトリエン B4 12-水酸基酸化酵素/15-ケトプロ
スタグランジン還元酵素の結晶学的研究（堀 ＊1 ，吾郷，宮野，清水 ＊2 ）ロイコトリエン B4 (LTB4 ) は，炎症反応において白血球や好酸球などを活性化する走化性因子である。白血球以外の組織で，LTB4 の不活性化経路の初発酵素としてロイコ
トリエン B4 12-水酸基酸化酵素が同定され，LTB4 の 12 位の水酸基の酸化反応を触媒する。さらに，本酵素は 15-ケ
トプロスタグランジン E4 や 15-ケトリポキシン A4 の 13
位の二重結合の還元反応を触媒することにより，これらを不活性化することが最近明らかになった。つまり本酵素は脂質メディエーターの不活性化において，異なる部位の酸化と還元を担う多機能酵素として働いている。この分子機構を理解するために，本酵素の構造学的研究を行っている。
本年度は，本酵素のアポ体，NADP+ 複合体，NADP+ お
よび 15-ケトプロスタグランジン E2 との複合体，NADP+
およびインドメタシンとの複合体の結晶構造を明らかにした。NADP+ および 15-ケトプロスタグランジン E2 との複合体では，NADP+ の 2’ 水酸基と結合水が 15 ケト基の酸
素原子と水素結合を形成していた。この結果，15-ケトプロ
スタグランジン E2 のエノール型が安定化されて 13 位炭素原子が求電子的になり，NADP+ のニコチンアミド環の C3位炭素から水素がヒドリド転移されることにより，還元反応が触媒されることを提唱した。さらに，サブユニット間のプロリンリッチ領域は左巻きポリプロリンリッチへリックス構造をしており，SH3 ドメインを含むタンパク質が結合することが示唆される。この結合により基質認識部位の構造が変化しうるので，生体内で SH3 ドメインを含むタン
パク質により本酵素が活性制御を受けている可能性を提唱した。
（2）高度好熱菌由来長鎖脂肪酸アシルコエンザイム A 合
成酵素の結晶構造解析による分子反応機構解明（吾郷，有井 ＊3 ，久永 ＊2 ，宮野）
脂肪酸代謝の最初の酵素である長鎖脂肪酸アシルコエン
ザイム A 合成酵素 (LC-FACS) の X 線結晶構造が高度好熱

理研研究年報菌（Thermus thermophilus HB8）由来のタンパク質を使って初めて当研究室によって明らかにされた。LC-FACS は長鎖脂肪酸，ATP，およびコエンザイム A（CoA）の 3 種類の基質から，長鎖脂肪酸アシル化 CoA，ピロリン酸，および AMP を生成する酵素である。結晶構造解析の結果から以下に示す反応機構が推測されている。反応速度論の結果から予想された Bi-Uni-Uni-Bi Ping-Pong 反応機構モデル
が，ATP が結合し C 末端ドメインが閉型構造変化を起こす
過程，脂肪酸が結合し脂肪酸アシル化 AMP を形成する過程，CoA がタンパク質に結合し CoA とアシル化 AMP がアシル置換してアシル化 CoA が生成するとともにアシル化
CoA と AMP が開型構造となり酵素から乖離して完了するモデルを提案した。このモデルを酵素分子反応機構として明らかにするために，LC-FACS 反応を蛍光分光学的に追跡するとともに様々な変異体を作成した。その結果，LC-FACS
が ATP 添加時にトリプトファンの蛍光スペクトルに変化を示すこと，ATP によりトリプトファンの蛍光が消光され分子全体の大きさがコンパクトになることが分かった。この結果は結晶構造から予測される結果を支持する。さらに詳細に検討するために，ATP との結合に関与するアミノ酸
残基や脂肪酸との結合に関与するアミノ酸残基，また C 末端ドメインの開閉に関与するアミノ酸残基の変異体を作製した。
（3）高度好熱菌由来リボース 5 リン酸異性化酵素の結晶構造解析による分子反応機構解明（浜田 ＊1 ，吾郷，菅原，
宮野）
地上に生きているどの細胞にもあり，きわめてよく保存されているリボース 5 リン酸異性化酵素（ribose 5-phosphate
isomerase A: RpiA）は酸化的ペントースリン酸回路においてリボース 5 リン酸 (R5P）とリブロース 5 リン酸 (Ru5P）の可逆的な異性化を触媒する。また，Rpi は植物のカルビンサイクルにおいても R5P を Ru5P に変換する。我々は Rpiの極めて高い立体選択触媒機構を明らかにするため，高度好熱菌（Thermus thermophilus HB8）由来の Rpi のアポ型（分解能 1.8 Å），開環型の R5P との基質複合体（分解能 2.0 Å），および開環型のアラビノース 5 リン酸 (A5P）

867

との阻害剤複合体（分解能 1.7 Å）の X 線結晶構造解析を行った。
Rpi/R5P 複合 体と Rpi/A5P 複合体 の結晶 構造で はR5P と A5P は鏡像的な様式で活性部位に結合していた。
Rpi/R5P 複合体の構造から，Rpi のグルタミン酸 (Glu108)が触媒塩基・酸として働くことで，R5P は cis-enediolate
中間体を経由して C2 から C1 へプロトン転移される機構を示した。さらに，Rpi のオキシアニオンホールが基質の異性化反応中間体で生じる C1 の水酸基の負電荷を，また，リジン (Lys99) が C2 の水酸基の負電荷を安定化する機構を示した。
（4）病原性セリウス菌由来スフィンゴミエリン水解酵素の結晶構造解析（吾郷，津下 ＊2 ，宮野）生体膜を構成する複合脂質の主要構成リン脂質の 1 つであるスフィンゴミエリンの分解産物であるセラミドは，二次情報伝達物質として細胞外からの情報伝達に関わることが知られている。また最近，セラミドは外傷性の神経細胞
アポトーシスにも関わっていることが示唆されてきている。
この分解に関わるスフィンゴミエリナーゼ（SMase）の中でもスフィンゴミエリナーゼ C（EC: 3.1.4.12）がスフィン
ゴミエリンを，セラミドとコリンリン酸に分解する活性を示す。病原性セリウス菌（Bacillus cereus）由来スフィンゴ
ミエリン水解酵素（sphingomyelinase: Bc-SMase）は，ス
フィンゴミエリナーゼ C 活性と溶血活性を示し，およそ 300
残基のアミノ酸からなる。また，Bc-SMase のアミノ酸配列
は，他の細菌由来の SMase と高い相同性を示すと同時に，
主に脳に分布し外傷性の神経細胞アポトーシスとの関連が指摘されているおよそ 650 残基のアミノ酸からなるヒト由
来中性 SMase（N-SMase）の後半のアミノ酸配列と相同性を持つ。Bc-SMase の立体構造決定と基質認識機構の解明
は，酵素活性とアミノ酸配列の相同性から，Bc-SMase と相同な基質認識機構を持つと推定される N-SMase の機能と構造の研究にも寄与すると考えられる。本年度は X 線結晶構造解析の手法により Bc-SMase の構造決定を行い，1.5
Å 分解能で初めてスフィンゴミエリナーゼの立体構造を明らかにした。
2. 結晶化を指向したタンパク質の大量発現精製法の研究（1）G タンパク質共役型受容体の大量発現系構築と機能解析（堀 ＊1 ，宮野，清水（孝）＊2 ，石井 ＊2 ）G タンパク質共役型受容体（GPCR）の結晶化を行える
サンプル調製をするために，大量発現系の構築を行っている。本研究では，大腸菌無細胞系を用いてミリグラム単位での発現に既に成功しているが，発現タンパクは立体構造をとらない不活性体であった。この発現タンパクを巻き戻すことにより活性体を得ることも既に成功しているが，再現性の良い巻き戻し条件を検索することが困難であった。
そこで，発現ホストから直接活性体を精製する戦略に変更
し，研究を進めている。
本年度は，ロイコトリエン B4 受容体 (BLT1) および血小板活性化因子受容体の発現を行った。
（i）大腸菌をホストとして，マルトース結合タンパク質
融合タンパク質として発現させた。ウエスタンブロットで発現を確認した。今後，大腸菌タンパク合成系に最適化された DNA コドン配列を持つ人工遺伝子を合成し，発現量868向上を目指す。
（ii）昆虫細胞を使った発現系を構築中である。
BLT1 の C 末領域の変異体の機能解析実験によって，変異体はリガンド結合による活性化後もリガンドであるロイ
コトリエン B4 に対する親和性が下がらず，また活性化状態
が野生型に比べて長く持続することが示された。一方，ウシ由来ロドプシンを鋳型にした BLT1 モデルによる構造機
能推定の結果，この領域は BLT1 での両親媒性短へリック
ス 8 の領域であった。これらの結果から，C 末両親媒性短へリックス 8 の疎水性側鎖に変異を持つ変異 BLT1 では，
C 末両親媒性短へリックス 8 と細胞膜との相互作用が弱くなることで，活性化後のリガンド親和性の低下や活性化状態からの回復の遅延が起こると推定し，両親媒性短へリックス 8 は G タンパク質の活性化に寄与しているばかりでなく，その活性化状態からの回復にも深く寄与していると提案した。
（2）ヒト脂肪細胞由来ロイシンアミノペプチダーゼの発現精製に関する研究（有井 ＊3 ，菅原，宮野；服部，辻本（細胞生化学研究室））
ヒト脂肪細胞由来ロイシンアミノペプチダーゼ (A-LAP)
は Zn2+ 結合型金属メタロプロテアーゼであり，M1 ファミリーに共通で活性発現に不可欠な HEXXH(X)18 E モチーフ
を有している。A-LAP は生体内において小胞体内腔に局在し，その生理学的機能は MHC-I におけるペプチド抗原
提示時のトリミングであるとの報告があった。本研究課題
では A-LAP 反応機構を構造生物学的に明らかにするために，Sf9 細胞や大腸菌を用いた発現系の構築，精製，結晶化を試みた。Sf9 細胞の生産系では，野生型や His-tag 付きの A-LAP を発現精製し結晶化に供した。しかし現在のところ，結晶を得るに至っていない。大腸菌発現系では，野生型 A-LAP の発現が認められなかったため，活性に関係するアミノ酸残基に変異を導入した変異体を複数作製し大量発現系を構築し，その変異体の精製を試みている。
（3）ヒト由来カルシニューリンホモロガスプロテイン(CHP) の精製結晶化に関する研究（菅原，若林 ＊2 ，宮野）CHP は，細胞に普遍的に含まれ細胞内部の pH を調節する膜タンパク質である Na+ -H+ exchanger (NHE1) に結合
し，何らかの制御因子として働くことが示唆されている。
NHE1 の CHP 結合配列部分のペプチド断片と CHP を大腸菌で供発現させて得られた複合体試料について結晶化を行い，添加剤としてイットリウムを含む条件から分解能 4 Åを越える結晶が得られ，分解能の向上を目指し結晶化条件の最適化を行っているところである。
（4）intermedin の発現および精製，結晶化（堀 ＊1 ）GPCR リガンドである intermedin の結晶化を行っている。本年度は，ペプチド合成によりサンプルを調製し結晶化を行ったが，結晶は得られていない。さらに，大腸菌による大量発現系を構築中である。GST 融合たんぱく質として発現に成功し，現在発現領域と精製条件の検討を行っている。
（5）高等植物の受精における自己・非自己の認識の構造
生物学的研究（井田 ＊4 ）高等植物は自家受粉を防ぎ，種の保存と遺伝的多様性を保持するために自家不和合性を獲得してきた。自家不和合性は，1 遺伝子座の複対立遺伝子（S 遺伝子）によって制御

平成 15 年度

されている。本研究では，高等植物の受精における自他認
識機構を明らかにすることを目的に，雌しべ側の S-RNaseと花粉側の SFB の相互作用を原子レベルでの解明を目指している。現在 Sf9 細胞を用いた発現系および大腸菌を用いた大量発現系の構築に取り組んでいる。雌しべ側の S-RNase
については大腸菌を用いた大量発現系の構築に成功し，精製法の確立を行っている。花粉側の SFB については Sf9 細胞を用いた発現系の構築を行っている。
3. 膜タンパク質の結晶構造の解明（1）常温性ラン藻 Cyanobacterium Synechocyctis CPP
sp. 6803 由来光化学系Ⅱ複合体の X 線結晶構造解析（網中＊5，菅原，菓子野 ＊2 ，宮野）常温性ラン藻 Cyanobacterium Synechocyctis CPP sp.
6803 由来の光合成系Ⅱ複合体は分子量約 400 kDa で 21 種
以上のポリペプチド鎖からなる膜タンパク質超分子複合体である。複合体中で最も大きな分子量を持つ CP47 ポリペ
プチドの C 末にヒスチジンタグをつけて高活性，高純度に単離精製された試料を用いて X 線結晶構造解析に向けた結晶化を行っている。試料は波長 530〜600 nm の範囲外の光には不安定であるため，遮光結晶化トレイを作成し，当研究室で開発を行った自動結晶化観察装置を用いることにより，結晶化作業における試料の変性を防ぎ，非常に幅広い条件の結晶化スクリーニングを迅速に再現性良く行うことが可能となった。この結果，系 II 複合体の針状結晶と桿状結晶を得ることに成功した。現在，より高分解能が得られる結晶の作成に取り組んでいる。
4. タンパク質構造決定の効率化に関する技術に関する研究
構造ゲノミクスは，ゲノム解析による膨大な遺伝子情報の蓄積を受け，遺伝子産物であるタンパク質の立体構造情報を網羅的に集積することを目標にしている。タンパク質
構造決定の 1 つの柱は X 線結晶構造解析であり，タンパク質の生産，結晶化，X 線回折データ収集，構造解析という過程を経て構造情報解析によって立体構造情報が創生・集積される。さまざまな生物種の多様なタンパク質を扱う構造ゲノミクスでは，多数の試料を効率よく処理していくた
め，各段階での技術開発が必要となる。当研究室では，横浜研究所ゲノム科学総合研究センターと並んでタンパク 3000
プロジェクトの網羅的構造解析中核機関である理研播磨研究所ハイスループットファクトリーと共同で必要な技術開発を行っている。
（1）全自動タンパク質結晶化・観察システムの開発研究（菅原，宮野；岡崎，田中，仲村，粂井，Babayeba（結晶化チーム）；瀧尾（発現精製チーム）；国島（構造解析第 1
チーム）；Tahirov（構造解析第 2 チーム）
；油谷（情報解析チーム））
構造ゲノミクスにおいて結晶化はボトルネックの 1 つである。商用結晶化ロボットや結晶化スクリーンキットなどのタンパク質結晶化技術の進歩を生かして，より多くのサンプルをより早く結晶化スクリーニングするため，結晶化から観察のデータ管理まで含めたハイスループット全自動結晶化・観察システムの開発とその統合化を進めている。本
年度は昨年度に引き続き企業と開発した全自動結晶化観察

理研研究年報ロボット “TERA” の運用を行うとともに，現在の 1/5 の分注量となる極微量結晶化分注装置の開発，膨大な結晶化
データ利用ツールとして，より効果的な結晶化戦略の判断を自動で行うソフトウェアの開発を開始した。本年度は約360 試料について約 36 万条件の結晶化，約 400 万枚の結晶化ドロップ画像の撮影を行い，150 の試料の結晶の回折チェックを行った。
（2）タンパク質構造解析の研究支援ツールの開発研究（高＊2，金森 ＊2 ，宮野，菅原；瀧尾（発現精製チーム）；国島（構造解析第 1 チーム）
；油谷（情報解析チーム））タンパク質構造の大量解析事業によって作り出されるデー
タは，網羅的な実験の結果，有益な情報を含んでいる一方で，その量が非常に膨大であるため，そこに含まれる情報を取り出し有効に管理，使用していくためにはデータベースが必要である。高い拡張性をデータベースに付加するため，デンドリカル構造の動的モデルを持つハイスループッ
トファクトリーデータベース（HTPF-DB）を構築し運用している。本年度は，おもに HTPF-DB を構成している回折DB についてビームラインや迅速 X 線結晶評価装置，実験
室回折装置からのデータの自動登録を行えるようにし，解析 DB についてはデータフォーマットの統一化を図り，デー
タの入力を開始した。
＊1＊4

基礎科学特別研究員，＊2 共同研究員，＊3 協力研究員，
ジュニア・リサーチ・アソシエイト，＊5 研修生

The structural biophysics laboratory focuses on the
structure-based functional analysis of the enzymes and receptors related to lipid metabolism and lipid mediators,
since they are not only of biological importance but are
targets that have developed many the rapeutics for inflammation and immuno-malfunction. Another focus is to develop high-throughput technologies for SR protein crystallography including an integrated automated protein crystallization system, as an eﬀort for the National Project on
Protein Structural and Functional Analysis, Protein 3000.
1. Structure-based functional studies of proteins
related to lipids and other(1) Crystallographic study of leukotriene B4 12-hydroxydehydrogenase/15-oxo-prostaglandin 13-reductase
The multi-functional leukotriene B4 12-hydroxydehydrogenase/15-oxo-prostaglandin 13-reductase (LTB4 12HD/PGR) is an essential enzyme for eicosanoid inactivation. It is involved in the metabolism of the E and F series of 15-oxo-prostaglandins (15-oxo-PGs), leukotriene B4(LTB4 ) and 15-oxo-lipoxin A4 (15-oxo-LXA4 ). The crystal
structures of the LTB4 12-HD/PGR, the binary complex
structure with NADP+ and the ternary complex structurewith NADP+ and 15-oxo-PGE2 have been solved. The
structures showed that the 15-oxo group forms hydrogenbonds with the 2’-hydroxyl group of nicotine amide riboseof NADP+ and a bound water molecule to stabilize theenolate intermediate during the reductase reaction. The
electron deficient C13 atom of the conjugated enolate may
be directly attacked by a hydride from the NADPH nicotine amide in a stereospecific manner. The structure also
implies that a Src homology domain 3 (SH3 domain) may
interact with the left-handed proline rich helix (PPII helix) at the dimer interface and regulate LTB4 12-HD/PGR

869

activity by disruption of the substrate binding pore where
accommodates the ω-chain of the substrate.
(2) Analysis for reaction mechanism for long chain
fatty acyl-CoA synthetase
The first crystal structures of a long chain fatty acylCoA synthetase (LC-FACS) including the complexes were
determined in the laboratory. LC-FACS synthesizes long
fatty acyl-CoA from long chain fatty acid, ATP, and CoA.
Based on the crystal structures, the reaction mechanism of
LC-FACS is proposed as Bi-Uni-Uni-Bi Ping-Pong mechanism in atomic detail. We tried to confirm the proposed
reaction mechanism of LC-FACS with fluorophotometricanalyses. The results were consistent with the proposedmechanism. To confirm the proposed mechanism further, we constructed various mutants of the amino residues
which had been proposed to participate the ATP and/or
fatty acid binding as well as the closed conformation stabilization.
(3) X-ray crystal structural study of ribose-5-phosphate
isomerase
Ubiquitous ribose-5-phosphate isomerase (Rpi) catalyzes the reversible isomerization between ribulose-5phosphate (Ru5P） and ribose-5-phosphate (R5P） in theoxidative pentose-phosphate cycle. Rpi also converts R5P
to Ru5P in the Calvin cycle of photosynthetic organisms.
To clarify the catalytic mechanism of the enzyme, we determined the high resolution crystal structures of Rpi from
Thermus thermophilus HB8, in complex with the ringopened form of substrate R5P and the open chain formof the C2-stereo-epimer inhibitor arabinose-5-phosphate(A5P） including the apo form. In the crystal structuresof Rpi/R5P complex and Rpi/A5P complex, both R5P
and A5P are bound in the active site in a mirror symmetry binding mode. The structure of Rpi/R5P reveals
that Glu108 is the general base/acid for proton transfer
between C2 and C1 of R5P, and the catalytic reaction
proceeds via the cis-enediolate intermediate. Furthermore,
we proposed that the oxyanion hole stabilizes the negative
charge of the O1-oxygen atom in the intermediate and theside chain amine of Lys99 plays a role in the stabilizationof the negative charge of the O2 oxygen as well.
(4) Crystallographic analysis of sphingomyelinase
Ceramide is one of the intrinsic lipid mediators. Sphingomyelinase (SMase) is responsible to produce ceramide
from sphingomyelin, a component of plasma membrane.
The amino acid sequence of sphingomyelinase from Bacillus cereus (Bc-SMase) is homologous not only with thoseof various bacterial SMases but also with the amino acidsequence of the last half of human neutral SMase. The
first crystal structure of Bc-SMase is determined at 1.5
Å resolution.
2. Expression and purification of proteins forstructural studies(1) Expression system of GPCRs
Expression system of GPCRs has been constructed. In
the year, we have tried the expressions of leukotriene B4
receptor 1 (BLT1) and platelet-activating factor receptor(PAFR) by E. coli and insect cell systems.
(2) X-ray crystal structure analysis of human adipocytederived leucine aminopeptidase
Human adipocyte-derived leucine aminopeptidase (ALAP) belongs to the M1 family of a zinc-metallo-protease,which contains the consensus sequence HEXXH(X)18 E motif. A-LAP was reported to localize in endoplasmic reticulum and to be involved in generation of the Major histocompatibility complex (MHC) class I-binding peptides

870

by the N-terminal trimming of longer precursors. We havebeen trying to purify the recombinant protein from an Sf9cell over-expression system and to construct large expression systems using E. coli cells.
(3) Human calcineurin homologous protein (CHP)
CHP binds Na+ -H+ -exchanger (NHE1) and regulates
intracellular pH. We have been trying crystallization experiments for X-ray crystallographic analysis of the complex of CHP and NHE1 fragment. We have already obtained some crystals of CHP-NHE1 fragment complex beyond 4 Å resolution.
(4) Expression, purification and crystallization of intermedin
Crystallization of a synthetic intermedin-peptide has
been attempted. GST-intermedin fusion protein has beensuccessfully expressed in E. coli.
(5) Structural studies of self-incompatibility proteinsin many bisexual flowering higher plants
Self-incompatibility in many bisexual flowering higher
plants is a mechanism for avoiding self-fertilization throughrejection of self and related pollen by the female organ(the pistil). The mechanism is controlled by highly polymorphic genes at the S -locus. Higher plant enables thepistil to distinguish between self and non-self pollen of thesame species. We want to explicate the self-incompatibility
mechanism. We try to purify a recombinant protein coded
in S -locus using Sf9 cell expression system as well as toconstruct large expression systems using E. coli.
3. Structure-based functional study of membrane proteins(1) Photosystem II from a Cyanobacterium Synechocyctis CPP sp. 6803
Cyanobacterium Synechocyctis CPP sp. 6803 has 400
kDa molecular weight and more than 21 polypeptides. We
are trying crystallization experiments using a robotic system for X-ray crystallographic analysis of this supermacromolecular complex.
4. Development of technologies for structure determination of protein in a high throughput manner(1) Technologies for protein crystallization
Protein crystallization is one of the major bottlenecks
in protein X-ray crystallography. We crystallized a lot ofprotein samples by full-automatic crystallization and observation robot system “TERA”, which we had developed
and daily operated more than one year. In this year, thenumber of trials of crystallization and observed images
using the dedicated more than 360 proteins are counted
about 360 thousand and 4 million, respectively. One hundred fifty proteins had crystallized and checked the qualities of their X-ray diﬀractions from the TERA crystallization trials with multi-steps.
(2) Tools for information integration
A fully-integrated laboratory information management
to determine a number of protein structures in highthroughput manner is crucial due to huge and various information generated to be recorded, shared and utilized
in the whole facility. Highthroughput Factory Database(HTPF-DB) is the database to manage and share the experimental information. The dynamic model with dendritic structure is adopted as a basic frame to endue thedatabase with high flexibility and expansibility. In thisyear, X-ray diﬀraction DB and X-ray analysis DB has been
mainly developed. We have already started to restore theseveral data set of X-ray diﬀraction experiments from the

平成 15 年度

beam-line directly.

Research Subjects and Members of Structural
Biophysics Laboratory
1. Structure-based functional study of proteins related tolipids and other
2. Expression and purification of proteins for structural
studies
3. Structure-based functional study of membrane proteins
4. Development of technologies for structure determination of protein in a high-throughput manner

Head
Dr. Masashi MIYANOMembers
Dr. Hideo AGO
Dr. Mitsuaki SUGAHARA
Dr. Keisuke HAMADA ＊1
Dr. Tetsuya HORI ＊1
Dr. Yasuhiro ARII ＊2＊1＊2

Special Postdoctoral Researcher
Contract Researcher

in collaboration with
Dr. Masafumi TSUJIMOTO (Cellular BiochemistryLab.)
Dr. Akira HATTORI (Cellular Biochemistry Lab.)
Mr. Nobuo OKAZAKI (Large Scale Protein Crystallization Team, Highthroughput Factory)
Mr. Tomoyuki TANAKA (Large Scale Protein Crystallization Team, Highthroughput Factory)
Mr. Yuki NAKAMURA (Large Scale Protein Crystallization Team, Highthroughput Factory)
Ms. Maki KUMEI (Large Scale Protein Crystallization
Team, Highthroughput Factory)
Ms. Nigar BABAYEBA (Large Scale Protein Crystallization Team, Highthroughput Factory)
Dr. Kouji TAKIO (Large Scale Protein Production
Team, Highthroughput Factory)
Dr. Naoki KUNISHIMA (Protein Crystal Structure
Team 1, Highthroughput Factory)
Dr. Tahir H. TAHIROV (Protein Crystal Structure
Team 2, Highthroughput Factory)
Dr. Katsuhide YUTANI (Protein Structural Information Team, Highthroughput Factory)

Visiting Members
Dr. Shuichiro GODA (Fac. Eng., Univ. Tokushima)Dr. Hiroshi HASHIMOTO (Grad. Sch. Int. Sci., Yoko-

理研研究年報hama City Univ.)
Ms. Yuko HISANAGA (Natl. Cardiovas. Cen.)
Mr. Koh IDA (Grad. Sch. Int. Sci., Yokohama City
Univ.)
Dr. Katsuaki INOUE (JASRI)
Dr. Tsuyoshi INOUE (Grad. Sch. Eng., Osaka Univ.)
Mr. Daisuke IRIKURA (Harvard Med. Sch., USA)
Dr. Satoshi ISHII (Grad. Sch. Med., Univ. Tokyo)
Prof. So IWATA (Imp. Coll. London, UK)
Mr. Eiji KANAMORI (Hitachi Software Eng. Co., Ltd.)Dr. Yoshihide KANAOKA (Harvard Med. Sch., USA)
Dr. Yasuhiro KASHINO (Grad. Sch. Sci., Himeji Inst.
Tech.)
Dr. Naoki MOCHIZUKI (Natl. Cardiovas. Cen.)
Dr. Eiji NISHIBORI (Grad. Sch. Eng., Nagoya Univ.)
Dr. Kazuto OKURA (Grad. Sch. Bioagr. Sci., Nagoya
Univ.)
Prof. Toshihisa OSHIMA (Fac. Eng., Univ. Tokushima)
Prof. Makoto SAKATA (Grad. Sch. Eng., Nagoya Univ.)
Dr. Haruhiko SAKURABA (Fac. Eng., Univ. Tokushima)
Prof. Mamoru SATO (Grad. Sch. Int. Sci., Yokohama
City Univ.)
Prof. Jian-Ren SHEN (Fac. Sci., Okayama Univ.)
Prof. Takao SHIMIZU (Grad. Sch. Med., Univ. Tokyo)
Dr. Toshiyuki SHIMIZU (Grad. Sch. Int. Sci., Yokohama City Univ.)
Mr. Hideyuki TAKA (Hitachi Software Eng. Co., Ltd.)Dr. Hideaki TSUGE (Inst. Health Sci., Tokushima
Bunri Univ.)
Dr. Yoshihiro URADE (Osaka Biosci. Inst.)
Dr. Shigeo WAKABAYASHI (Natl. Cardiovas. Cen.)
Prof. Yasushi YAMAMOTO (Fac. Sci., Okayama Univ.)

Trainees
Mr. Hiroki ADEGAWA (Grad. Sch. Int. Sci., Yokohama City Univ.)
Mr. Ryota AMINAKA (Grad. Sch. Sci., Himeji Inst.
Tech.)
Mr. Kyouhei ARITA (Grad. Sch. Int. Sci., Yokohama
City Univ.)
Ms. Chie ENDO (Grad. Sch. Int. Sci., Yokohama City
Univ.)
Ms. Akiko HIRATA (Grad. Sch. Int. Sci., Yokohama
City Univ.)
Mr. Takuya HIRATA (Grad. Sch. Int. Sci., Yokohama
City Univ.)
Mr. Takahito IMAGAWA (Inst. Health Sci., Tokushima
Bunri Univ.)
Mr. Ryushi KAWAKAMI (Grad. Sch. Eng., Univ.
Tokushima)
Mr. Shigeyuki MOMOZAWA (Fac. Eng., Univ. Tokushima)
Mr. Masamichi NAGAE (Grad. Sch. Int. Sci., Yokohama City Univ.)
Mr. Hitoshi NAKAYAMA (Grad. Sch. Agric., Kyoto

871

Univ.)
Mr. Hidetoshi SHIBATA (Fac. Eng., Univ. Tokushima)
Mr. Takashi SHIMADA (Grad. Sch. Int. Sci., Yokohama City Univ.)
Mr. Yasuhiro SHIMIZU (Fac. Eng., Univ. Tokushima)
Mr. Yasushi SUGIMOTO (Inst. Health Sci., Tokushima
Bunri Univ.)
Mr. Kazunari YONEDA (Fac. Eng., Univ. Tokushima)

誌 上 発 表 Publications［雑誌］（原著論文） ＊印は査読制度がある論文
Sakuraba H., Tsuge H., Shimoya I., Kawakami R., Goda
S., Kawarabayasi Y., Katunuma N., Ago H., Miyano M.,
and Ohshima T.: “The first crystal structure of archaeal
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（その他）
菅原光明, 仲村勇樹, 黒石千寿, 浮田陽子, 岡崎伸生, 粂井麻希, 田中智之, 小林正則, 高秀幸, 宮野雅司: “タンパク質結晶化の自動化の試み：タンパク質結晶をより理論的に進める道はあるのか？”, 日本結晶成長学会誌 30, 395—397(2003).
口 頭 発 表 Oral Presentations（国際会議等）
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Adachi S., Inoue K., Oka T., Yagi N., Tanaka Y.,
Ishikawa T., and Shiro Y.: “Subnanosecond-resolved
X-ray diﬀraction at the SPring-8 high flux beamline
BL40XU”, 8th Int. Conf. on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI 2003), (Stanford Synchrotron Radiation Laboratory and The Advanced Light Source), San
Francisco, USA, Aug. (2003).
Hori T.: “Crystal structure of bovine rhodopsin: a modelof GPCRs”, RIKEN/BBSRC Joint Symp. on Japan-UK
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Miyano M.: “RIKEN Highthroughput Factory: an intergrated structural Genomics/Proteomics facility at
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（国内会議）
大塚ちかこ, 西村光広, 増井良治, 中川紀子, 菅原光明, 倉光
成紀: “高度好熱菌 MutM 蛋白質の構造機能解析”, 高度
好熱菌丸ごと一匹プロジェクト:第 1 回ストラクチュロー
ム連携研究会, (理研), 播磨, 7 月 (2002).
若山純一, 田村巧, 井上勝晶, 岡俊彦, 八木直人, 岩本裕之:“Caged ATP 光分解にともなう筋収縮蛋白構造変化の超高速時分割 X 線回折”, 第 40 回日本生物物理学会年会, 名
古屋, 11 月 (2002).
若山純一, 田村巧, 井上勝晶, 岡俊彦, 八木直人, 岩本裕之:“Caged ATP 光分解に伴う遅筋型収縮蛋白の構造変化の高速時分割 X 線回折”, 2003 年生体運動研究合同班会議,
福岡, 1 月 (2003).
宮野雅司: “ポストゲノム研究における IPR 戦略：タンパ
ク質研究を中心にして”, 研究・技術計画学会第 18 回シンポジウム, 東京, 7 月 (2003).
宮野雅司: “タンパク質結晶化の自動化の試み：タンパク質
結晶をより理論的に進める道はあるか？”, 第 33 回結晶成長国内会議 (NCCG-33), 吹田, 7—8 月 (2003).
後藤勝, 近江理恵, 宮原郁子, 菅原光明, 広津建: “Argininosuccinate synthetase: Structure of enzyme·ATP·substrates and stereochemistry of the reaction”, 高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第 2 回ストラクチュローム
連携研究会, (理研), 播磨, 8 月 (2003).
大嶋紀安, 浮田陽子, Tahirov T. H., 稲垣栄二, 梶原康宏,
横山茂之, 倉光成紀, 宮野雅司, 瀧尾擴士: “Functional
Analysis of 2-keto-3-deoxygluconate Kinase”, 高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第 2 回ストラクチュローム連
携研究会, (理研), 播磨, 8 月 (2003).
菅原光明, 村山和隆: “網羅的解析プログラム：Ｘ線結晶構造解析”, タンパク 3000 プロジェクト公開シンポジウム,(文部科学省), 東京, 9 月 (2003).
田村巧, 若山純一, 井上勝晶, 岡俊彦, 八木直人, 岩本裕之:

平成 15 年度

“骨格筋張力発生に伴う細いフィラメント由来 X 線反射の
2 次元高速時分割測定”, 第 46 回日本神経化学会年会・第41 回日本生物物理学会年会合同年会, 新潟, 9 月 (2003).
宮野雅司, 菅原光明, 仲村勇樹, 黒石千寿, 浮田陽子, 岡崎
伸生, 粂井麻希, 田中智之, 小林正則, 高秀幸: “SPring-8におけるハイスループットファクトリーにおける結晶化の自動化と評価法について”, 日本学術振興会回折構造生物第 169 委員会公開講演会, 京都, 9 月 (2003).
頼永優, 堂前直, 松崎英樹, 黒石千寿, 宮野雅司, 瀧尾擴士:“Pyrococcus horikoshii OT3 ゲノムのタンパク質翻訳領域の検討”, 超好熱古細菌の構造ゲノミクスのためのワー
クショップ, (RIKEN HTPF), 播磨, 11 月 (2003).
大嶋紀安, 菅原眞由美, 前川圭美, 山下さおり, 宮野雅司,
瀧尾擴士: “ハイスループットファクトリーにおける好熱菌タンパクの機能解析”, 超好熱古細菌の構造ゲノミクスのためのワークショップ, (RIKEN HTPF), 播磨, 11 月
(2003).
黒石千寿, 浮田陽子, 頼永優, 都築千鶴, 瀧尾擴士, 宮野雅司:“好熱菌と超好熱菌の発現と精製について”, 超好熱古細菌の構造ゲノミクスのためのワークショップ, (RIKEN
HTPF), 播磨, 11 月 (2003).
上野剛, 山本雅貴, 広瀬雷太, 井田孝, 神田浩幸, 宮野雅司,
熊坂崇, 石川哲也: “構造ゲノムビームラインの自動化 II”,
日本結晶学会平成 15 年度年会, 熊本, 12 月 (2003).
神谷信夫, 吾郷日出夫, 青山浩, 宮野雅司, 城宜嗣, 沈建仁:
“Thermosynechococcus vulcanus 由来光化学系 II 膜蛋白質複合体の結晶構造解析”, 第 17 回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム, つくば, 1 月 (2004).

理研研究年報菅原光明, 宮野雅司: “ハイスループット蛋白質結晶化の試
み”, 理研シンポジウム「第 1 回ケミカルバイオロジーシ
ンポジウム」, 河口湖, 1 月 (2004).
浜田恵輔: “ユビキタスなリボース 5 リン酸異性化酵素の高い立体特異性を持つ触媒メカニズム”, 理研シンポジウム「理研構造生物 IX シンポジウム Part1. 脂質メディエー
ター関連タンパク質の生物学からその応用発展 Part2. 放射光構造生物の進展とさらなる飛躍を目指して」, 播磨,
1 月 (2004).
宮野雅司: “Structural studies of lipid-related proteins in
structural biophysics laboratory”, 理研シンポジウム「理研構造生物 IX シンポジウム Part1. 脂質メディエーター
関連タンパク質の生物学からその応用発展 Part2. 放射光
構造生物の進展とさらなる飛躍を目指して」, 播磨, 1 月(2004).
田村巧, 若山純一, 井上勝晶, 八木直人, 岩本裕之: “細いフィラメント活性化過程の 2 次元高速 X 線時分割解析”, 2004
年生体運動研究合同班会議, 東京, 1 月 (2004).
宮野雅司: “GPCR の構造：GPCR のモデルとしてロドプ
シンはどこまで有効か”, 第 22 回高峰カンファレンス, (三共生命科学研究振興財団), 東京, 2 月 (2004).
宮野雅司: “構造プロテオミクスとハイスループット技術の創薬プロテオミクスへのインパクト”, 日本薬学会第 124
年会, 大阪, 3 月 (2004).
宮野雅司: “ロドプシン：GPCR の活性化メカニズムモデ
ルとして”, 徳島大学分子酵素学研究センターシンポジウ
ム「X 線結晶構造解析によるタンパク質複合体構造機能の解析」, 徳島, 3 月 (2004).

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