高精密結晶構造解析による光合成電子伝達メカニズムの解明

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K06524
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分43020:構造生物化学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 田中 秀明 大阪大学, 蛋白質研究所, 准教授 (40346169)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: Ｘ線結晶構造解析 / 中性子結晶構造解析 / 光合成電子伝達 / フェレドキシン / 精密構造解析

研究成果の概要

本研究では電子伝達タンパク質フェレドキシン（Fd）とそのパートナータンパク質であるFNRをターゲットとして、両者の酸化還元状態に留意した超高分解能Ｘ線結晶構造解析と中性子結晶構造解析に取り組んだ。FdおよびFNRの酸化型結晶については、複数の結晶を用いてＸ線照射量が0.1MGyになるようにして高分解能回折強度データを収集することに成功した。Fdについては還元型の超高分解能回折強度データも収集することにも成功した。さらに、酸化型FNRの中性子結晶構造解析の実験では、J-PARCで中性子回折強度データをフルセット収集することに成功し、構造解析を進めている。

自由記述の分野

構造生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本来、電子伝達複合体は酸化還元により解離・会合するのが活性型である。本研究では、FdとFNRについて酸化還元状態に留意した構造解析（酸化型Fd 、還元型Fd、酸化型FNR、還元型FNR）を進めてきた。これらの構造を水素原子の位置も含めて決定することで、実験の都合で無視されてきた、酸化還元状態と水素原子の構造を正確に記述することができ、アミノ酸だけでは議論することができなかった新規情報を提供することが可能となる。