| 研究課題/領域番号 |
19H02667
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
尾高 雅文 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (20224248)
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| 研究分担者 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
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| キーワード | 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 / 時間分解構造解析 / 翻訳後修飾 / 中性子線結晶構造解析 / シリアルフェムト秒X線結晶構造解析 / 中性子結晶構造解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
鉄型ニトリルヒドラターゼが光活性化する性質を利用してシリアルフェムト秒X線結晶構造解析を行い，反応中間体の結晶構造を決定する。また，中性子構造解析によって水素結合ネットワークや触媒残基のプロトン化状態を決定し，これらの実験で得られた成果を計算科学で検証することにより，未知の反応中間体構造の解明に正面から取り組み，特異な活性中心による新規な触媒反応機構を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
ニトリルヒドラターゼ触媒反応の遷移状態を，XFELを用いた時分割シリアルフェムト秒X線結晶構造解析（時分割SFX）と中性子構造解析という最先端の結晶構造解析法を用いて明らかにすることを目的とした。そのため，鉄型ニトリルヒドラターゼの微小結晶の大量調製法並びに時分割SFXに必要な高粘度溶媒条件を決定した。また，鉄型とコバルト型ニトリルヒドラターゼの中性子構造解析に向けた巨大結晶の作製条件を検討した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。
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