Monday, September 19, 2011
Tuesday, August 16, 2011
On crystallising the "high-hunging fruits" - collection of unusual strategies for protein crystallisation
For long has it been believed that the process of macromolecular crystallisation is stochastic - one is completely at mercy of the target protein.
The development of modern techniques are about to change this however, by directly addressing the inherent "crystallisability" of the proteins. Furthermore, there has been developments from other direction which I believe is noteworthy. Here I will make a collection of publications and notes about several unusual strategies in protein crystallisation pridominantly as a note for myself, but I hope it will be of use to whoever forwarded here by search engines. I will attempt the contradictory - keep it brief while maintaining the core information that distinguishes each of them.
Surface entropy reduction strategy
This method will directly address the crystallisability of the protein by creating a crystal contact patch on the surface of the protein. Crystallisation may be regarded as a chemical reaction where the lower the Gibb's free is, the better it proceeds. Some amino acids such as Glumate and Lysine will provide negative conformational entropy if they are to be stabilized during crystallisation. Now, negative of a negative will contribute positively to the overall Gibb's free energy.
This approach is my personal boom. This will be relevant and applicable in many situations because the majority of the difficult protein in progress will be cytoplasmic (they would have been chosen on an assumption that cytoplasmic protein will be easier to crystallise). Application of this technique to a membrane protein has shown success too.
Supply crystal contact sites
This approach is somewhat akin to the method above in the sense that crystal contact site is artificially introduced. This may be applicable to both cytoplasmic and membrane proteins.
For cytoplasmic proteins that are hard to "tame", it is an usual approach to add a tag such as MBP or GST to the protein to increase its solubility/stability. Usually the expression and purification is followed by the cleavage of the tag, but in this review, the authors discuss the approach to crystallisation with the tag intact. This has advantages such as shorter purification steps (no cleavage condition optimisation and separation) and additional source of phase information via molecular replacement. The drawback of potential flexibility between the tag and the target protein is addressed by opting for an inflexible linker comprising of polyalanine chain over the usual protease target sequence. The length of the linker is subject to optimisation.
Membrane proteins may be inherently less susceptible to crystallisation than cytoplasmic proteins. The solublisation of the membrane protein involves the use of detergents which forms vesicles whose radius is substantial relative to the dimension of the protein. The polar surface available as crystal contact site is hence potentially limited, and perhaps this also rationalise the more fragile nature of membrane protein crystals. In a recent structural report of highly anticipated GPCR - G-protein complex, the authors report the multitudes of techniques to overcome the problem. Llama nanobody was used to stabilise the flexible apo-form of the alpha subunit, but the interesting part for me is the incorporation of T4-lysozyme in between the transmembrane helices which served as crystallisation tag that sticks out of the vesicle and provide inter-protein contact areas.
Low gravity crystallisation
Low-gravity environment in the space has opened up possibilities for many novel experiments, as well as obtaining better macromolecular crystallisation. Those who can't afford such an expensive experimental set-up need not despair, however. A strong magnetic field that mimic the low-gravity environment has been shown to promote crystallisation of lysozyme. Sound excellent, though to what extend will this be practical is questionable. I personally have not seen any follow-ups to the New Scientist article above which is dated August 2007, but it could just have been me missing it.
Laser induced crystallisation
Exposing the crystallisation drop to circularly polarized light at 532nm has been reported to promote crystallisation. The effect to protein solubility has also been reported too.
The development of modern techniques are about to change this however, by directly addressing the inherent "crystallisability" of the proteins. Furthermore, there has been developments from other direction which I believe is noteworthy. Here I will make a collection of publications and notes about several unusual strategies in protein crystallisation pridominantly as a note for myself, but I hope it will be of use to whoever forwarded here by search engines. I will attempt the contradictory - keep it brief while maintaining the core information that distinguishes each of them.
Surface entropy reduction strategy
This method will directly address the crystallisability of the protein by creating a crystal contact patch on the surface of the protein. Crystallisation may be regarded as a chemical reaction where the lower the Gibb's free is, the better it proceeds. Some amino acids such as Glumate and Lysine will provide negative conformational entropy if they are to be stabilized during crystallisation. Now, negative of a negative will contribute positively to the overall Gibb's free energy.
This approach is my personal boom. This will be relevant and applicable in many situations because the majority of the difficult protein in progress will be cytoplasmic (they would have been chosen on an assumption that cytoplasmic protein will be easier to crystallise). Application of this technique to a membrane protein has shown success too.
Supply crystal contact sites
This approach is somewhat akin to the method above in the sense that crystal contact site is artificially introduced. This may be applicable to both cytoplasmic and membrane proteins.
For cytoplasmic proteins that are hard to "tame", it is an usual approach to add a tag such as MBP or GST to the protein to increase its solubility/stability. Usually the expression and purification is followed by the cleavage of the tag, but in this review, the authors discuss the approach to crystallisation with the tag intact. This has advantages such as shorter purification steps (no cleavage condition optimisation and separation) and additional source of phase information via molecular replacement. The drawback of potential flexibility between the tag and the target protein is addressed by opting for an inflexible linker comprising of polyalanine chain over the usual protease target sequence. The length of the linker is subject to optimisation.
Membrane proteins may be inherently less susceptible to crystallisation than cytoplasmic proteins. The solublisation of the membrane protein involves the use of detergents which forms vesicles whose radius is substantial relative to the dimension of the protein. The polar surface available as crystal contact site is hence potentially limited, and perhaps this also rationalise the more fragile nature of membrane protein crystals. In a recent structural report of highly anticipated GPCR - G-protein complex, the authors report the multitudes of techniques to overcome the problem. Llama nanobody was used to stabilise the flexible apo-form of the alpha subunit, but the interesting part for me is the incorporation of T4-lysozyme in between the transmembrane helices which served as crystallisation tag that sticks out of the vesicle and provide inter-protein contact areas.
Low gravity crystallisation
Low-gravity environment in the space has opened up possibilities for many novel experiments, as well as obtaining better macromolecular crystallisation. Those who can't afford such an expensive experimental set-up need not despair, however. A strong magnetic field that mimic the low-gravity environment has been shown to promote crystallisation of lysozyme. Sound excellent, though to what extend will this be practical is questionable. I personally have not seen any follow-ups to the New Scientist article above which is dated August 2007, but it could just have been me missing it.
Laser induced crystallisation
Exposing the crystallisation drop to circularly polarized light at 532nm has been reported to promote crystallisation. The effect to protein solubility has also been reported too.
Sunday, August 7, 2011
野郎どもの需要 - iPS細胞から精子を作って生殖を行うことに成功
最近特に気になったニュースがあるのでネタにしようかと思います。
体の分化した細胞を受精卵のごとく、いろんな種類の組織になりえるよう「若返らせる」、iPS細胞の技術ですが、今回iPS細胞より精子細胞を作製することに成功したそうです。
単純に分かりやすくてすごいと思います。成長とは、受精卵から各々の細胞が目的となる組織になるために特殊化してゆく、分化というプロセスを行うのですが、長らくはこれは一方向にか進まないプロセスだと思われていました。しかし、分化した細胞に4っつの遺伝子を導入することにより、元通りいろんな細胞になりえるポテンシャルを持つiPS細胞に変化させるテクニックが確立されたのは2006年でした。
そして今回はそのiPS細胞を精子細胞に変化させることができるようになったというのは、細胞のプログラミングのメカニズムがさらに詳しくわかったということでしょう。まだ論文を読んでいないのですが、分化した細胞より作られたiPS由来の精子細胞とはいえ、元となる分化した細胞には23ペア、合計46個の染色体があるはず。iPS細胞が精子細胞になるにあたり、必ずMeiosis（減数分裂注１)を行わなければならないので、元の分化細胞のソースはやはりオスの個体なのでしょうか。
汗）いや、今度こそ確実に社会から男性が全く必要なくなるテクノロジーが開発されてしまったかと思いましたよ、ハハハ。現在でもすでに精子バンクなどはありますが、在庫には限りがあります。今回のiPS細胞から精子を作るというのも、上記のとおりならオスの個体が必要なはず。ということで生殖目的にはまだオスの需要は続きそうです（注2）。
注1：受精卵の染色体は父親から23個、母親から23個もたらされ、合計46個、もしくは23ペアとなります。23ペア目の染色体は性染色体と呼ばれ、赤ちゃんの性を決定します。母親からは常にX染色体がもたらされるのですが、父親からはYもしくはXがもたらされ、Yの場合は男、Xの場合は女になります。繁殖の際、46個の染色体は半減分裂というプロセスを経て、2つの23に分かれ、上記のとおり男と女が23個づつ提供します。
注2：クローンという力技がないわけではありませんが、通常の生殖細胞から子供を作る場合の話です。
iPS細胞から精子を作って生殖を行うことに成功
体の分化した細胞を受精卵のごとく、いろんな種類の組織になりえるよう「若返らせる」、iPS細胞の技術ですが、今回iPS細胞より精子細胞を作製することに成功したそうです。
単純に分かりやすくてすごいと思います。成長とは、受精卵から各々の細胞が目的となる組織になるために特殊化してゆく、分化というプロセスを行うのですが、長らくはこれは一方向にか進まないプロセスだと思われていました。しかし、分化した細胞に4っつの遺伝子を導入することにより、元通りいろんな細胞になりえるポテンシャルを持つiPS細胞に変化させるテクニックが確立されたのは2006年でした。
そして今回はそのiPS細胞を精子細胞に変化させることができるようになったというのは、細胞のプログラミングのメカニズムがさらに詳しくわかったということでしょう。まだ論文を読んでいないのですが、分化した細胞より作られたiPS由来の精子細胞とはいえ、元となる分化した細胞には23ペア、合計46個の染色体があるはず。iPS細胞が精子細胞になるにあたり、必ずMeiosis（減数分裂注１)を行わなければならないので、元の分化細胞のソースはやはりオスの個体なのでしょうか。
汗）いや、今度こそ確実に社会から男性が全く必要なくなるテクノロジーが開発されてしまったかと思いましたよ、ハハハ。現在でもすでに精子バンクなどはありますが、在庫には限りがあります。今回のiPS細胞から精子を作るというのも、上記のとおりならオスの個体が必要なはず。ということで生殖目的にはまだオスの需要は続きそうです（注2）。
注1：受精卵の染色体は父親から23個、母親から23個もたらされ、合計46個、もしくは23ペアとなります。23ペア目の染色体は性染色体と呼ばれ、赤ちゃんの性を決定します。母親からは常にX染色体がもたらされるのですが、父親からはYもしくはXがもたらされ、Yの場合は男、Xの場合は女になります。繁殖の際、46個の染色体は半減分裂というプロセスを経て、2つの23に分かれ、上記のとおり男と女が23個づつ提供します。
注2：クローンという力技がないわけではありませんが、通常の生殖細胞から子供を作る場合の話です。
Monday, August 1, 2011
犬の砲撃と連想
人間の脳とは面白いもので、たとえほとんど関係がないものでも、以前の記憶との類似点を見つけ、思い出すことができる。とあるペットのハプニング映像を見て、自分が最初に連想したのがAC-130というアメリカの攻撃機だった。
まずは以下のGIF映像を見てほしい。
点火した花火を犬がとっさに咥え、そのまま走り出す。注目すべきは花火が左向きに発射され、人がそれを避けようとしているところだ。
これを見て自分が連想したのがAC-130。映画トランスフォーマーでその活躍が描かれている。
まずは以下のGIF映像を見てほしい。
点火した花火を犬がとっさに咥え、そのまま走り出す。注目すべきは花火が左向きに発射され、人がそれを避けようとしているところだ。
これを見て自分が連想したのがAC-130。映画トランスフォーマーでその活躍が描かれている。
輸送機であるC-130に戦車の大砲を左向きにくっつけた飛行機だ。常に左に旋回しながら対地砲撃をする。
犬が咥えた花火が右向きに発射されていたらAC-130を連想しなかっただろう....という空想なのか、それとも脳の不思議な働きに感心すべきなのかよくわからないところで今回はおしまいです。
Thursday, July 21, 2011
ドイツへ ～休暇と学会～
明日よりドイツへ出張に行ってきます。
まずフランクフルトへ行き、2日間休暇を兼ねて友人を訪問する予定です。
のちに5日間に渡り学会が行われるベルリンへ。連日朝9時から夜9時までとタフなスケジュールです。ベルリンで開催されるので地元からの参加者が多いのですが、そんな中でも海外より（ドイツ視点で）の参加者が多いのも期待できます。アメリカや日本の方たちも、多数のポスターや口頭でのプレゼンを行います。中でも自分の実家より割と近い、久留米大学の先生からも口頭のプレゼンがあるそうです。いろいろと楽しみです。
長期の休暇を取るわけではないので、あまりブログのネタは期待できないかもしれませんが、帰ってきたら何か報告できるかもしれません。
まずフランクフルトへ行き、2日間休暇を兼ねて友人を訪問する予定です。
のちに5日間に渡り学会が行われるベルリンへ。連日朝9時から夜9時までとタフなスケジュールです。ベルリンで開催されるので地元からの参加者が多いのですが、そんな中でも海外より（ドイツ視点で）の参加者が多いのも期待できます。アメリカや日本の方たちも、多数のポスターや口頭でのプレゼンを行います。中でも自分の実家より割と近い、久留米大学の先生からも口頭のプレゼンがあるそうです。いろいろと楽しみです。
長期の休暇を取るわけではないので、あまりブログのネタは期待できないかもしれませんが、帰ってきたら何か報告できるかもしれません。
Sunday, July 17, 2011
航空祭 Royal International Air Tattoo 2011
自他ともに認める航空ファンである自分が毎年楽しみにしている航空祭、RIATに今年も行ってきました！午前中は雨が降ってずぶぬれになったのですが、午後からは天気も良くなりました。10数年ぶりに軍用機の中に入れたりと、今年のRIATも最高でした。
（自分が初めて乗った軍用機は築城基地での航空祭。子供たちが並び、ヘルメットをかぶり戦闘機に乗せてもらい、自衛隊員から写真を撮ってもらって、その場で印刷してくれました。今思えばあれは三菱F-1戦闘機だったと思います。コックピットは子供時代の自分にとっても狭かった。）
Picasaにも写真を上げたので良ければどうぞ。
ウクライナ空軍のSu-27です。 RIATで東側の戦闘機をみられる珍しいチャンスです。後ろにはIL-76輸送機も見えます。皆こぞって写真を撮っていました。
あの・・・塗装剥げてません？いや、勘違いだったらいいのですけど…
MC-130P コンバット・シャドウ。C-130輸送機を改造した、小規模の特殊部隊を前線に運ぶ機体です。大きなレーダーを駆使した地形追従機能で敵から見つかりにくくします。並べばコックピットに入れるというので並びました。2時間も雨に打たれ並ぶのは、自分のような若者には良いでしょうが、子連れやお年寄り、障害者にはきついのではなかろうかと思います。同系列のコンバット・タロンなどもありましたが、中に入れるのはこれのみでした。この機体は古い（40年程度）ので、おそらく機密性などのせいでしょう。
（自分が初めて乗った軍用機は築城基地での航空祭。子供たちが並び、ヘルメットをかぶり戦闘機に乗せてもらい、自衛隊員から写真を撮ってもらって、その場で印刷してくれました。今思えばあれは三菱F-1戦闘機だったと思います。コックピットは子供時代の自分にとっても狭かった。）
Picasaにも写真を上げたので良ければどうぞ。
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| RIAT 2011 |
格納庫の中。 特殊部隊の兵士が座る席などがあります。パイプなどの内装はむき出し、窓もほとんどありません。
格納庫内のオペレーター席。席は後ろ向き、左手に小さな窓があります。
念願のコックピットだー！古い機体なのでグラスコックピットではありません。燃料などのスイッチは上部。MC-130PはKC-10などから空中給油を受けられます。数分でキャパの半分を給油できるそうです。また、MC-130Pは主翼下部のプローブでヘリコプターに給油することもできます。説明をしてくれたのは東洋系の若いお兄さんのフライトナビゲーターでした。格納庫で活躍するロードマスターは若い女性で、機長のみが比較的年配と、想像より違いました。最近まで実際の戦場にいたそうです。コックピット内に席は5程度、割と広い。（前２：パイロット、コパイロット；前2席の後部：フライトエンジニア；コックピット右方：フライトナビゲーター、その他席が１・２程度） 格納庫内の定員はロードマスターとオペレーターの2名です（ペイロードである特殊部隊の兵士は除く）。
ちなみに自分はラダーに足が届きませんでした。なんてアメリカン。
CH-47 チヌーク輸送ヘリ。図体の割には敏捷です。
英軍のAH-64戦闘ヘリ。メインローター上のレーダーが印象的です。宙返りができるヘリコプターはそうありません。
仏ダッソー・ラファール。仏がユーロファイタープロジェクトから脱退し、独自開発した艦載機です。
被写体が小さい、というかいい加減デジイチが欲しい・・・
通常フライトデモンストレーションでは敏捷性を損なわないために武装なしで、燃料も最低限しか搭載しないのですが、今回初めて完全武装したEF-2000ユーロファイターがフライトデモを行いました。完全武装でも非常に軽快な飛行を見せてくれました。
英アクロ隊、レッドアローズ。いつもながら完璧なパフォーマンスでした。
Beechcraft AT-6。なんでしょうか、これは。コックピット下に「実験機」と書いてあります。プロペラ機のくせにモダンな武装、他の戦闘機や攻撃機からパーツを持ってきてます。これでフライバイワイヤなら笑うしかありません。なんて変態前衛的な。
帝国兵が治安を守っていました。
離陸前のアブロ・バルカン (Avro Vulcan XH558機)。フォークランド戦争から残る数少ない機体です。
伊アクロチーム、フレッチェ・トリコローリ。レッドアローズに引けを取らないパフォーマンスです。
前半の編隊飛行が終わり、後半へ。フレッチェ・トリコローリのユニークな点は５、４、そしてソロ機による、絶えず目の前に機体がある、観客を飽きさせないパフォーマンスです。
バトル・オブ・ブリテン メモリアルフライト。ランカスター爆撃機とスピットファイヤ戦闘機。ハリケーン戦闘機が足りないのは気のせいではないはず。事情があったのでしょうか。大戦時代からのこる貴重な機体です。
一方滑走路の向こう側では、レッドアローズとフレッチェ・トリコローリの機体が対峙するという面白い構図が。
ランカスターの着陸。
すぐ目の前です。すごい迫力。
民間のBreitlingによるアクロ飛行。プロペラチームとジェットチームの2段構えです。プロペラ機の上には女性が乗り手を振っています。一昔前のエアーサーカスを彷彿とさせます。惜しくも電車の時間が迫っていたので帰らねばなりませんでした。
帰路中の汽車の窓より。イギリスの汽車の旅ではこのような風景が続きます。きれいなんですけど、代わり映えがしないので1分で飽きます。
過去のミクシィ日記
ミクシィに表示される日記を自分の様に外部ブログを利用していると、以前書いていたミクシィ日記に簡単にアクセスできなくなるので以前のミクシィ日記をGoogle Docsにコピペし、以下のリンクにまとめました。ほとんど価値のない記事ばかりですが、貧乏性なのか勿体無く感じてしまいました。
祝 ネット開通 2008年10月07日06:35
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