Press Release: SACLA の得意とするX 線波⻑でタンパク質微結晶の新規構造解析に成功

中津亨 京都⼤学⼤学院薬学研究科准教授、⼭下恵太郎 理化学研究所基礎科学特別研究員、岩⽥想 理化学研究所グループディレクター、中根崇智 東京⼤学⼤学院理学系研究科特任助教、溝端栄⼀ ⼤阪⼤学⼤学院⼯学研究科講師、登野健介 ⾼輝度光科学研究センターチームリーダー、湯本史明 ⾼エネルギー加速器研究機構特任准教授による合同研究チームは、SACLA1の⾮常に強⼒な⾼エネルギー(短波⻑) X 線を⽤い、常温においてセレノメチオニンを導⼊したACG とStem という⼆種類のタンパク質のμm サイズの結晶から構造を決定することに成功しました。

SACLA や⽶国のLCLS といった強⼒なXFEL 施設の整備に伴い、μm サイズの結晶を⽤いたタンパク質構造解析も⾏われてきましたが、既に類似のタンパク質の構造が判明しているタンパク質の解析例が多く、構造が全く不明なタンパク質の解析はあまり⾏われてきませんでした。
現在世界で稼働しているXFEL 施設の⼀つであるSACLA は、Pring-8 のような放射光施設に⽐べ約10 億倍明るいX 線を1 秒間に最⼤60 回、100 兆分の1 秒以下のパルスで出⼒することができます。したがって、従来は超低温で⾏われていたμm サイズの構造解析が常温で⾏えるようになってきました。
今回、研究グループでは、⽴体構造が未知である場合において、原⼦の異常分散効果のみを⽤いて構造解析する単波⻑異常分散法(Single-wavelength Anomalous Diffraction, 以下SAD 法)を⽤いて、2 種類のタンパク質の微結晶から構造決定を⾏いました。SAD 法では⼀般的にメチオニンというアミノ酸を、解析の⽬印となるセレンを含むセレノメチオニンに置き換えたタンパク質結晶を⽤います。SACLA は、セレン原⼦の異常分散効果を利⽤したSAD 法に必須の約13 keV という⾼いエネルギーのX 線を安定に発⽣させることができるように設計されています。今回はSACLA の特徴をうまく活かしてセレンがどこに位置しているかしっかりと確かめることができました。そのため、最少でわずか13,000 枚のX 線回折イメージから構造解析可能なデータセットを取得できました。今後SACLA を使うことで新規タンパク質微結晶の迅速なX 線結晶構造解析が可能であることを⽰唆する結果です。
本研究の成果は、英国の科学雑誌IUCrJ に平成29 年8⽉10⽇にオンライン出版されました。

※研究メンバー
京都⼤学⼤学院薬学研究科中津亨准教授、村井智洋⼤学院⽣、潘東⻘元研究員、加藤博章教授、理化学研究所放射光科学総合研究センタービームライン基盤研究部⼭下恵太郎基礎科学特別研究員、東京⼤学⼤学院理学系研究科中根崇智特任助教、⾼エネルギー加速器研究機構(KEK)物質構造科学研究所構造⽣物学研究センター桑原直之研究員、湯本史明特任准教授、⼤阪⼤学⼤学院⼯学研究科溝端栄⼀講師、同蛋⽩質研究所鈴⽊守准教授、理化学研究所放射光科学総合研究センターSACLA 利⽤技術開拓グループ岩⽥想グループディレクター(京都⼤学⼤学院医学研究科教授)、⾼輝度光科学研究センターXFEL 利⽤研究推進室登野健介チームリーダー等による合同研究チームにより⾏われました。

 

詳しいご説明は   Press-Release2_0823.pdf

 

 

【本件に関するお問い合わせ】

中津亨 准教授
京都⼤学⼤学院薬学研究科 薬科学専攻・構造⽣物薬学分野
TEL: 075-753-4606 FAX: 075-753-9272
E-mail: nakatsu@pharm.kyoto-u.ac.jp

溝端 栄⼀ 講師
⼤阪⼤学⼤学院⼯学研究科 応⽤化学専攻・構造物理化学領域
TEL: 06-6879-7410 FAX: 06-6879-7409
E-mail: mizohata@chem.eng.osaka-u.ac.jp

(SPring-8/SACLA に関すること)
公益財団法⼈ ⾼輝度光科学研究センター 利⽤推進部 普及情報課
Tel:0791-58-2785 Fax:0791-58-2786
E-mail:kouhou@spring8.or.jp