2023 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the chemistry of gaseous molecule at iron binuclear center using nuclear resonance spectroscopies
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21H02064
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
當舎 武彦 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (00548993)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀谷 正樹 佐賀大学, 農学部, 准教授 (80532134)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 金属酵素 / 反応中間体 / ヘム / 一酸化窒素 / 核共鳴非弾性散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
膜結合型一酸化窒素還元酵素（NOR）の活性部位であるヘム鉄/非ヘム鉄複核活性中心でのNO還元の化学を理解するために、分光計測による反応中間体の化学種の決定を目指している。過去の研究から、紫外光照射により一酸化窒素(NO)を発生するケージドNOの光解離を反応開始とした時間分解分光計測から、NORによるNO還元反応は、二つの反応中間体を経ることがわかっている。還元型NORに1分子目のNOが結合した反応中間体が形成し、その後、外部からのプロトン、電子、NOの供給を受けることなく第二の中間体が形成する。そして、第二の中間体が2分子目のNOおよびプロトンと反応することで、反応が完結する。本課題では、この二つの反応中間体の化学構造の決定に取り組んでいる。
これまでの実験から、還元型NORとケージドNOを混合し、液体窒素温度下で紫外光照射すると、ケージドNOからのNOは発生するものの、NOが溶液中を拡散しないため、NORの反応は進行しないことがわかっている。そして、この試料の温度を170 K付近まで昇温させることで、非ヘム鉄にNOが結合した第一の反応中間体が捕捉できることがわかっている。そこで、放射光分光である核共鳴非弾性散乱（NRVS）による反応中間体の化学構造決定に着手したところ、第一の反応中間体におけるNO間の振動モードと考えられるシグナルが得られた。
また、放射光を用いた核共鳴（メスバウアー分光）測定にも挑戦した。SPring-８でメスバウアー分光が行われているが、これまでに生体試料に対する実績がほぼ皆無であったため、NRVSで用いた測定用セルを利用して、測定にのぞんだ。その結果、酵素反応開始前の還元型について、メスバウアースペクトルを得ることができた。今後は、測定用セルなど、測定周りの最適化を行い、反応中間体の測定へと展開していく。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Time-resolved serial crystallography to track the dynamics of carbon monoxide in the active site of cytochrome <i>c</i> oxidase2023
Author(s)
Safari,Ghosh,Andersson,Johannesson,Bath,Uwangue,Dahl,Zoric,Sandelin,Vallejos,Nango,Tanaka,Bosman,Borjesson,Dunevall,Hammarin,Ortolani,Panman,Tanaka,Yamashita,Arima,Sugahara,Suzuki,Masuda,Takeda,Yamagiwa,Oda,Fukuda,Tosha,Naitow,Owada,Tono,Nureki,Iwata,Neutze,Brandon
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Journal Title
Science Advances
Volume: 9
Pages: 1~12
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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