Structural determination of the reaction intermediate of nitrile hydratase by XFEL and neutron beam

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02667
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: Odaka Masafumi 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (20224248)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 當舎 武彦 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 専任研究員 (00548993) ; 松村 洋寿 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (60741824)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 遷移状態 / 反応中間体 / XFEL / 時分割結晶構造解析 / 中性子構造解析 / 触媒反応機構 / ニトリルヒドラターゼ / システインスルフェン酸

Outline of Final Research Achievements

We aimed to determine the structure of the reaction intermediate of nitrile hydratase by time-resolved serial femto-second X-ray crystallography using XFEL and by neutron crystallography. We optimized the methods to obtain small crystals (less than 30 micron) of Fe-type NHase reproducibly. Also, we determined the high-density carrying medium to be 30%(w/v) hydroxyethyl cellulose. For the neutron crystallography, we optimized the crystallization condition of Fe-type and Co-type nitrile hydratases.

Free Research Field

生体関連化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ニトリルヒドラターゼはアクリルアミドやニコチンアミドの工業生産に利用される産業的に最も成功した酵素の一つである。また，申請者らが明らかにしたように，本酵素は，酸化修飾を受けたシステイン残基を配位子とする極めて特異な活性中心をもち，高い触媒活性を示すことがわかっている。本研究では，その特異な活性中心による触媒機構を最先端の結晶構造解析法で明らかにすることによって本酵素の新規な触媒機構を解明し，より低コストかつ高効率な触媒法の開発を目指すものである。