出来る限り、以下の様式に沿った議事録を作成下さいますようお願いいたします。

（様式 2）
議事録番号
提出2024 年

8月2日

会合議事録
研究会名：第 18 回

放射光構造生物学研究会

日時：令和 6 年 6 月 11 日 18:45 – 20:15

場

所：札幌コンベンションセンター

B 会場（1F 中ホール 1/2）

出席者：40 名
議事録記載者: 沼本修孝 (岡山大)
議題： 相関構造解析のための SPring-8 構造生物学ファシリティ
プログラム：
1. 開会挨拶（18:45-18:55）
2. 話題提供（18:55-19:55）
1（18:55-19:35）「構造生物学+α 能動輸送体研究での取り組み」
阿部一啓（北海道大学 理学研究院化学部門）
2（19:35-19:55）「SPring-8 生体高分子解析ビームラインとクライオ電子顕微鏡の利用について」
坂井直樹（高輝度光科学研究センター）
3. 総合討論（19:55-20:15）

議事内容：
第 18 回放射光構造生物学研究会は，札幌市の札幌コンベンションセンターにて開催された第 24 回日本蛋白質科学会年会の大会初日に，同会場において開催された。
冒頭に栗栖代表より開会挨拶があり、あわせて SPRUC 放射光構造生物学研究会の役割についての説明がなされた。本研究会はユーザーから施設へと要望を伝える唯一のオフィシャルなチャンネルであり、それらを集約して施設側へ伝える責務を担っていること、本研究会の特徴として、所属ユーザー数が非常に多いこと、しかしながら個々からの発言は控えめであり、いわゆる「サイレントマジョリティー」の存在が顕著であると考えられることが説明された。このような状況も踏まえここ数年は、SPring-8 構造生物学ビームラインの広範なユーザー層が参加していると思われる、日本蛋白質科学会年会にあわせ本研究会を開催していることが説明された。近年、クライオ電子顕微鏡を用いた相関構造解析への関心が非常に高まっていることをふまえ今回の議題が設定されたこと、また本年 9 月に次回研究会が開催予定であることが説明された。
次に話題提供としてふたつの演題にて講演が行われた。まず阿部一啓氏（北大）より、「構造生物学+α 能動輸送体研究での取り組み」とのタイトルで講演がなされた。近年、SPring-8 での X 線結晶構造解析の高度化やクライオ電子顕微鏡の整備により、構造決定に必要な時間、労力などのリソースが減少し、以前よりも他の実験により多くのリソースを割くことで、研究をより深化させることができる状況になっていることが説明され、主に能動輸送体胃プロトンポンプに関する二つの例を講演いただいた。胃プロトンポンプは胃液の pH 1 という極端に高い酸性環境を作り出しているが、機能に重要なグルタミン酸残基の通常のpKa 値からは不可能であると推測される。胃プロトンポンプの精密な構造解析により、周辺残基の影響などから当該グルタミン酸の pKa 値の調節がなされていること、特に近傍のリシン残基が重要な働きをしていることを明らかにされた。
さらに、近縁の Na ポンプではプロトンのかわりに Na+イオンが輸送されるが、機能に本質的に重要な残基を明らかにするため、プロトンポンプにいくつかの変異を導入することで Na ポンプの機能を獲得させることに成功しておられた。
その際、変異導入箇所はイオンの輸送に直接関わっている残基に加え、間接的な関与の残基にも変異導入することではじめて達成されたことが紹介された。変異体の選別を効率的に行うため、電気生理学の手法が非常に有用であったこともあわせて紹介された。また胃プロトンポンプの新規阻害剤の合理的設計についての取り組みも紹介された。いくつかの既存の阻害剤複合体の構造情報をもとに、AI を利用した新規化合物の de novo 設計について紹介がなされた。計算に用いるタンパク質テンプレート構造が重要であったこと、2 Å 程度の分解能のテンプレート構造でも十分によい結果が得られたことなどが説明された。質疑応
答では、プロトンポンプから Na ポンプに変換するためにどの程度の試行錯誤が必要であったかについて、変異箇所をいくつか試す必要があったが、変異させる残基種は Na ポンプ型にすればよいので試行錯誤の数はそれほど膨大なものではなかったとの回答がなされた。また AI による阻害剤設計では与える教師データに依存して異なった化合物が得られる可能性について、現在も試行中であるがあまり多くの制約を入れるとかえって不利になるとの回答がなされた。さらに

クライオ電子顕微鏡での構造解析で、水分子と金属イオンの判別をどのようにすべきかについて、結晶構造解析など他の実験での知見を取り入れつつ、クライオ電子顕微鏡での密度マップでも有意な差がみられること、すこしでも分解能を向上させるべく努力すべきことなどが議論され知見が共有された。
次に坂井直樹氏（JASRI）より、「SPring-8 生体高分子解析ビームラインとクライオ電子顕微鏡の利用について」とのタイトルで講演が行われた。今回の研究会の議題である相関構造解析について、SPring-8 における施設整備の現状の紹介があり、構造生物 BL の現状と共用 BL、理研 BL の役割分担、BINDS 課題との関連性などの説明がなされた。非来所での実験についても、遠隔操作実験（放射線従事者登録が必要）と全自動実験（同不要）の説明があり、利用が増えている全自動実験については現在のところ BL32XU、BL41XU、BL45XU でそれぞれ利用可能であるとのことであった。BL45XU 近傍の管理区域外に結晶準備のための側室が整備されており、結晶化、結晶凍結、リガンド導入などが行えるようになっており、既に BINDS での支援として利用可能であることが説明された。さらにクライオ電子顕微鏡についても、共用および BINDS 課題から利用可能な 4 台が整備されているとのことであった。次いで利用制度の現状について説明があり、共用 BL、理研 BL、クライオ電子顕微鏡ともに JASRI の利用研究課題（蛋白研専用 BL である BL44XU は、蛋白研の共同利用課題）または BINDS 課題より利用可能であることが説明された。課題には大きくわけて成果専有課題と成果非専有課題があり、施設利用料が異なること、また長期課題や大学院生提案型課題など、研究の状況に応じて多様な課題で申請可能であることが説明された。
本研究会の会員が利用することとなる構造生物 BL では、課題運用は分科会（構造生物学分科会）独自のルールでなされ、課題は 1 年間有効であり、課題採択とBT 配分が独立して行われること、BT 希望調査も半年に数回程度と頻繁になされていることにより、実験状況に応じてタイムリーな BT 配分となるよう工夫がされていることが説明された。BINDS 課題での利用に際しては、施設担当者と相談のうえ申請となることについても説明があった。JASRI では年間を通して各種の研修会が企画されており、X 線結晶構造解析、クライオ電子顕微鏡とも初級者向け、中級者向けなど、レベルにあわせて年数回行われている事が紹介され、また、本講演内容の多くは、JASRI による学会展示などでも周知しているとのことであった。
坂井氏の講演終了後は、総合討論を含むかたちで質疑応答が行われた。多様な課題申請の入り口があるが、結晶構造解析、SAXS、クライオ電顕の実験がひとつの構造生物学分科会への利用実験課題申請ですべて可能であることが説明された。大学院生提案型課題と一般課題との相違についての質問があり、大学院
生提案型課題は構造生物学分野に限らない制度で、ひろく将来の放射光科学を担う人材育成が狙いであること、学生が自分の研究課題として主体的に実験を計画し提案するものであることが説明された。JASRI による各種研修会について、教育効果を狙って学生を参加させてもよいかとの質問があり、現状では特に初心者向けは企業からの参加者が多く、中級者向けはアカデミックからの参加者も多くなる傾向があるが、特に構造解析を専門としないラボの場合などは学生にノウハウを習得させることもあり得るとの回答がなされた。昨今の構造生物学分野での関心事のひとつとして、水素を可視化することは重要な課題であり、X 線結晶構造解析とクライオ電子顕微鏡とでどちらが有利かとの議論がなされた。対象とするタンパク質によっても状況が異なり、特に膜タンパク質の場合は試料調製にかかる人的、金銭的コストが高いため、結晶化に必要な量を確保することが難しい状況があること、クライオ電子顕微鏡での構造解析においても、水素を可視化するためには非常に高い分解能が要求されるため容易ではないことなどが議論された。関連して、次期光源である SPring-8-II では結晶構造解
析で水素が観測しやすくなるなどの効果が見込めるのかという議論もなされ、現時点の知見ではビームのコヒーレンシーが上がっても分解能向上はさほど見込めないこと、一方でデータ取得にかかる時間が短縮されるのは期待できるので、冗長性を上げることによる分解能向上は期待できるとの議論がなされた。施設利用に関する議論として、顕微分光の使用を希望する場合の問い合わせ先の質問があったほか、SPring-8-II 建設に伴うビーム停止期間中に、BT の確保について他施設への斡旋などが計画されているのかという質問があり、現時点でそのような計画はないこと、BINDS や海外の放射光施設の利用を視野に入れ、各自準備しておくことが必要ではないかなどの議論がなされた。この点に関しては、本研究会としても引き続きユーザー間での情報交換、情報発信を続けることが重要であると思われた。
利用技術や制度など多方面での議論が活発になされたが、規定の時間となったところで本研究会は閉会した。また研究会当日の参加者を対象にアンケート調査を行い、36 名から回答を得た。結果については、今年度中に開催予定の第19 回研究会での同様のアンケート調査の結果も統合し、利用動向調査書として詳細に報告する。