2017 Fiscal Year Research-status Report
中性子結晶構造解析によるヒドロゲナーゼの水素合成・分解機構の全容解明
| Project/Area Number |
16K07283
|
|---|
| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
玉田 太郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (50391248)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
栗原 和男 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 東海量子ビーム応用研究センター, 上席研究員(定常) (50354890)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | タンパク質 / 立体構造 / X線・中性子 / 水素 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ヒドロゲナーゼは水素の合成・分解を両方向に触媒する酵素であり、その特徴的な機能に基づいた化石燃料に代わるクリーンエネルギーの創製が期待されている。ヒドロゲナーゼの反応機構を真に理解するためには、反応中の各状態の水素原子を直接観測することが必須であるため、本申請研究では中性子を中核に据え、X線を相補的に組み合わせた構造解析から全原子構造情報を高精度に取得することを目的としている。
平成29年度は、還元型（活性状態：Ni-R型）結晶からの中性子回折データ収集を試みた。前年度に実施した回折実験では、試料凍結の際に生じたと考えられる結晶性の低下が確認されていたため、今年度は試料凍結方法の見直しをおこなった。前年度は嫌気チャンバー内において液体窒素中で凍結を実施していたが、今年度は吹き付け型冷却装置のノズルを嫌気チャンバー内に導入し気流下で凍結することで、試料凍結時の結晶の劣化を回避することに成功した。作製法の異なる2種の還元型結晶（好気環境下で結晶作製後に水素還元した結晶、および全行程を嫌気環境下で実施した結晶）について、前者は国内のパルス中性子源J-PARCで、後者は米国パルス中性子源SNSで回折実験を実施した。その結果、前者は1.9Å、後者は2.3Å分解能での中性子回折データ収集に成功した。また、相補的構造精密化を実施するためのX線回折実験を国内の放射光施設（KEK-PF）において実施し、同一結晶からそれぞれ1.0Å分解能程度のX線回折データ収集も完了した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
還元型（活性状態：Ni-R型）の良質な中性子回折データ収集に成功した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
収集済みの還元型の中性子およびX線回折データを用いて相補的構造精密化を実施し、構造解析を完了する。
|
| Causes of Carryover |
結晶作製が順調のため、当初予定より物品費を要しなかった。
次年度は結晶凍結用の機器購入と中性子回折実験および情報収集を目的とした国際会議出席のための旅費に使用する予定である。
|
