大型放射光施設 SPring-8

問い合わせ番号

SOL-0000001635

ビームライン

BL41XU（生体高分子結晶解析 I）

学術利用キーワード

A. 試料	生物・医学
B. 試料詳細	生体高分子、結晶, 蛋白質
C. 手法	Ｘ線回折
D. 手法の詳細	単結晶構造解析
E. 付加的測定条件	低温（〜液体窒素）
F. エネルギー領域	Ｘ線（4～40 keV)
G. 目的・欲しい情報	化学状態, 分子構造, 構造解析, 機能構造相関, 電荷密度

産業利用キーワード

階層1	環境, 製薬
階層2	触媒, ドラッグデザイン, 製剤
階層3	タンパク質, 薬物
階層4	原子間距離, 高次構造
階層5	回折

分類

A80.32 有機材料, A80.50 製薬, M10.10 単結晶回折

利用事例本文

光合成の初期過程において、光エネルギーを用いて水が分子状酸素に分解され、後段の反応に必要な電子が取り出されます。この反応を行うのが光化学系IIと呼ばれる膜タンパク質複合体です。

本事例では、好熱性藍色細菌 T. Vulcanus 由来の酸素発生型光化学系II複合体の立体構造を3.7Å分解能で決定しました(図１)。

膜タンパク質の結晶は一般にＸ線反射能があまり良くないことが多く、また結晶格子定数も129.7ｘ226.5ｘ307.8Åと大きいため、ＢＬ４１ＸＵの高輝度Ｘ線を利用することが構造決定に必須でした。

この結果により、光エネルギーに惹起された電子伝達の立体的な経路(図２)と、水を分解するマンガンクラスターの立体配座(図３)が明らかになりました。

図１. T. Vulcanus 由来の酸素発生型光化学系II複合体の構造モデル

図２. 複合体中の電子伝達体の位置と相互距離

図３. 水分解マンガンクラスターの立体配座
赤い球がマンガン原子を表す。

[ N. Kamiya and J.-R. Shen, Proceedings of National Academy of Science of the USA 100, 98-103 (2003), Fig. 1, 3, 4,
©2003 National Academy of Science ]

画像ファイルの出典

原著論文/解説記事

誌名

N. Kamiya, J. R. Shen Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100, 98-103 (2003)

図番号

1,3,4

測定手法

画像ファイルの出典

図なし

測定準備に必要なおおよその時間

時間

測定装置

装置名	目的	性能
タンパク質結晶用回折装置	Ｘ線回折像の記録

参考文献

文献名
N. Kamiya, J. R. Shen Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100, 98-103 (2003)

関連する手法

アンケート

SPring-8だからできた測定。他の施設では不可能もしくは難しい
本ビームラインの主力装置を使っている

測定の難易度

中程度

データ解析の難易度

中程度

図に示した全てのデータを取るのにかかったシフト数

10シフト以上