2017 Fiscal Year Annual Research Report
Serial femtosecond X-ray crystallography (SFX) of metalloproteins containing light-sensitive chemical structures
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15K18487
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
溝端 栄一 大阪大学, 工学研究科, 講師 (90571183)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 構造生物学 / 量子ビーム科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属蛋白質は、その結晶構造の解明に必要なX線が照射されると、金属中心がきわめて迅速に還元され、構造変化が誘起される。そのため、金属蛋白質の真の酸化型構造を知ることは、長年、不可能とされてきた。しかしながら近年、Ｘ線自由電子レーザー（XFEL）を用いた新しい構造解析手法、連続フェムト秒結晶構造解析（SFX）の登場によって、常温状態かつ放射線損傷の無い状態（常温無損傷構造）の結晶構造の解明が可能になった。10フェムト秒以下のXFELの極短パルス光を用いると、放射線損傷で構造変化が誘起されるよりも早く、構造情報を記録して観察することができるためである。
平成２９年度は、XFEL施設SACLAを利用して取得した、ミオグロビンおよび改変ミオグロビンのSFX構造の精密化を完了し、論文執筆を進めた。また、本研究に関する総説を国際学術誌に報告した（Mizohata E, Nakane T, Fukuda Y, Nango E, Iwata S. Biophys Rev, in press）。
３年間に渡った本研究の成果を基礎として、今後は金属蛋白質の動的構造解析を時分割SFXにより進めてゆく計画である。時分割SFXの第一の特色は、タンパク質の「動き」を（近）原子分解能、高速時間分解能、常温無損傷状態で可視化できる唯一の計測技術である点にある。金属酵素で時分割SFXを実施するための基盤技術を確立し、酵素反応にともなう構造変化の全貌を観察することを目指す。
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[Journal Article] Capturing an initial intermediate during the P450nor enzymatic reaction using time-resolved XFEL crystallography and caged-substrate2017
Author(s)
Tosha T, Nomura T, Nishida T, Saeki N, Okubayashi K, Yamagiwa R, Sugahara M, Nakane T, Yamashita K, Hirata K, Ueno G, Kimura T, Hisano T, Muramoto K, Sawai H, Takeda H, Mizohata E, et al.
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Journal Title
Nat Commun
Volume: 8
Pages: 1585
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Experimental phase determination with selenomethionine or mercury-derivatization in serial femtosecond crystallography.2017
Author(s)
Yamashita K, Kuwabara N, Nakane T, Murai T, Mizohata E, Sugahara M, Pan D, Masuda T, Suzuki M, Sato T, Kodan A, Yamaguchi T, Nango E, Tanaka T, Tono K, Joti Y, Kameshima T, Hatsui T, Yabashi M, Manya H, Endo T, Kato R, Senda T, Kato H, Iwata S, Ago H, Yamamoto M, Yumoto F, Nakatsu T
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Journal Title
IUCrJ
Volume: 4
Pages: 639-647
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Hydroxyethyl cellulose matrix applied to serial crystallography2017
Author(s)
Sugahara M, Nakane T, Masuda T, Suzuki M, Inoue S, Song C, Tanaka R, Nakatsu T, Mizohata E, Yumoto F, Tono K, Joti Y, Kameshima T, Hatsui T, Yabashi M, Nureki O, Numata K, Nango E, Iwata S.
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 7
Pages: 703
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A RuBisCO-mediated carbon metabolic pathway in methanogenic archaea.2017
Author(s)
Kono T, Mehrotra S, Endo C, Kizu N, Matusda M, Kimura H, Mizohata E, Inoue T, Hasunuma T, Yokota A, Matsumura H, Ashida H.
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Journal Title
Nat Commun
Volume: 8
Pages: 14007
DOI
Peer Reviewed
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