2023 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular movie for nitric oxide reduction at the active site of metalloenzyme
Publicly Offered Research
| Project Area | Non-equilibrium-state molecular movies and their applications |
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| Project/Area Number |
22H04760
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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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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 時間分解構造解析 / 金属酵素 / ヘム / 一酸化窒素 / ケージド化合物 / 反応中間体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
膜結合型一酸化窒素還元酵素（NOR）は、ヘム鉄および非ヘム鉄からなる複核活性中心において、細胞毒である一酸化窒素（NO）の還元反応を触媒する。NORによるNO還元の化学についての理解を深めるために、本課題では、X線自由電子レーザー（XFEL）を利用した時間分解X線結晶構造解析によりNORの反応中間体の構造を明らかにすることを目的としている。溶液試料を用いた実験から、紫外光照射によりNOを発生するケージドNOを反応開始のトリガーとした時間分解分光計測が可能であることを示してきており、本課題では、これを結晶試料に適用する。NORによるNO還元反応は、還元型NORとNOが反応することで開始されるので、還元型NORの酸素分子による自動酸化を防ぐ必要がある。つまり、嫌気条件下での時間分解X線構造解析が必要となる。そのために、酸素分子を透過させない酸素バリア性フィルムを用いてNORの結晶試料を包み込んでＸ線回折実験を行うことを提案し、酸素バリア性フィルムを結晶化プレートとして、NORの結晶を得る方法を確立してきた。
本年度は、酸素バリア性フィルムを用いた手法に関して、新たな取り組みとして、海外研究協力者であるDiamond Light Sourceのグループが開発したX線ポンプ・プローブ法の導入を検討した。本手法では、SACLAからのX線をアッテネータにより弱くしたものを励起光源として利用し、はじめに金属活性中心の還元を行う。その後、アッテネータを利用していないXFEL光を利用することで、還元後の酵素の回折データを得るというものでる。本研究期間内には、NORを用いて、本手法を用いた時間分解構造解析を行うまでには、至らなかったが、別の試料での予備結果を得た。今後は、このX線ポンプ・プローブ法とケージドNOを用いた時間分解構造解析を組み合わせることで、NORの反応中間体の構造解析に取り組む。
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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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[Journal Article] A redox switch allows binding of Fe(II) and Fe(III) ions in the cyanobacterial iron-binding protein FutA from <i>Prochlorococcus</i>2024
Author(s)
Bolton,Machelett.Stubbs,Axford,Caramello,Catapano,Mal,Rodrigues,Cordery,Tizzard,MacMillan,Engilberge,von Stetten,Tosha,Sugimoto,Worrall,Webb,Zubkov,Coles,Mathieu,Steiner,Murshudov,Schrader,Orville,Royant,Evans,Hough,Owen,Tews
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 121
Pages: 1~6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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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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