2019 Fiscal Year Annual Research Report
地球温暖化緩和をめざした全原子構造情報に基づくヒドロゲナーゼ反応機構の全容解明
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19H03173
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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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, 量子生命科学領域, グループリーダー(定常) (50391248)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣本 武史 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学領域, 主幹研究員(定常) (80609884)
栗原 和男 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学領域, 上席研究員(定常) (50354890)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | タンパク質 / 立体構造 / Ｘ線・中性子 / 水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「化石燃料に代わるクリーンなエネルギーの創生」に関わる酵素（ヒドロゲナーゼ）の機能を真に理解するためには、ヒドロゲナーゼが触媒する「水素の合成・分解」における反応各状態の水素原子を直接観測することが必須である。本申請研究では水素原子の直接観察に長けたプローブである「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ヒドロゲナーゼ触媒サイクルにおける活性状態（還元型）の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。
本年度は、D2ガスで還元した大型結晶の作製を実施した。先行研究結果に基づき、還元剤による還元時間を2時間まで延ばし、還元状態は放射光施設においてＸ線回折実験により確認した。活性中心の電子密度を確認したところまだ還元が若干不十分ではあったが、プロトン輸送経路の同定には問題ないと考えられたため、国内のパルス中性子源J-PARCにおいて中性子回折実験を実施した。その結果、2Å分解能程度の良好な回折点を確認することが出来た。
また、先行研究において嫌気環境における凍結法の検討を行っていたが、本研究では放射光施設で取得したＸ線回折データにおける結晶のモザイク性から評価した。その結果、液体窒素中で凍結した結晶に比べ、吹付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した結晶の方が結晶の方位によらず一定してモザイク性が低いことを確認でき、凍結法の優劣を定量的に確認することが出来た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
D2ガス還元型大型結晶を取得し、予備的中性子回折実験によりデータ収集のめどをつけることが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
D2還元型の中性子回折データを収集し、同一結晶から取得したＸ線回折データを組み合わせて構造解析を完了する。さらに、先行研究で取得したH2還元型の中性子構造との比較により、プロトン輸送経路を同定する。
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