2017 Fiscal Year Annual Research Report
X線自由電子レーザーを用いた光化学系IIの反応中間体の構造解析
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16H06162
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
菅 倫寛 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (60634920)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 光化学系 / Ｘ線自由電子レーザー / 膜タンパク質 / 光合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光化学系IIは光駆動の水分子の酸化と酸素分子の発生を担う、分子量70万の巨大な膜タンパク質複合体である。この水分解・酸素発生の反応機構における原子基盤を明らかにすることは、生物の基本現象を明らかにするのみでなく、エネルギー問題や環境問題を解決する可能性がある、人工光合成研究にも大きく貢献することが期待される。光化学系IIの水分解の反応は5つの反応中間体状態を経ることが分かっているがこれまでに高い原子分解能で結晶構造解析されているのは反応の開始状態に相当するS1状態のみである。そこで本研究の初年度では反応中間体のひとつであるS3状態を結晶構造解析し、反応機構の原子基盤を明らかにして論文発表した。次年度では引き続き、X線自由電子レーザー施設SACLAを用いて、サイズが100um程度の非凍結の小さな結晶へ室温にて閃光を二発照射してS3状態へと励起させた回折データを収集した。また閃光照射後に遅延時間をおいてS3状態への構造変化を経時的に調べた。1000Lを超える培養量から光化学系IIの標品を得ることができるようになったのでこのサンプルを用いて遅延時間の異なる状態に関する回折データを収集していった。すでに論文発表した構造解析に比べ、結晶の回折分解能が悪く詳細な構造変化を追うことはできなかったが、基質が挿入されるタイミングなどがわかってきた。最終年度では回折データの量を増やして詳細な構造解析を行い、論文発表することを予定している。
さらに固定ターゲット法によるS2およびS3反応中間体に相当するデータの取得に成功したのでこちらも構造解析を進めている。
また光化学系IIのプロトタイプに相当するLH1-RCについて構造解析を行い、論文発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の目標としていたS3状態の構造解析を達成し、閃光照射後の遅延時間による構造解析結果の比較が可能な実験体制が確立できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度より閃光照射後に遅延時間をおいてS3状態への構造変化を経時的に調べることを進めている。すでに論文発表した構造解析に比べて、結晶の回折分解能が悪いため詳細な構造変化は追跡できていないが、基質水分子が挿入されるタイミングなどがわかってきた。最終年度では回折データの量を増やして詳細な構造解析を行い、論文発表することを予定している。また固定ターゲット法による構造解析も引き続き進める。
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