高分解能X線および中性子線回折による高電位鉄硫黄タンパク質の酸化還元反応の理解

通过高分辨率 X 射线和中子衍射了解高电位铁硫蛋白的氧化还原反应

• 批准号: 20K22642
• 负责人: 花園 祐矢
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University (2021-2022)National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-09-11 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K22642/
• 关键词: 電子伝達タンパク質; 精密構造解析; 中性子構造解析; X線構造解析

本研究では高電位鉄イオウタンパク質(HiPIP)の水素原子を含めた高分解能での構造解析を目的としている。本研究期間において、HiPIPの中性子構造解析のデータのH/D交換比の情報から、鉄イオウクラスターの疎水性領域の評価を行った。中性子構造解析におけるデータ測定の際、重水置換後の結晶を用いて測定は行われる。表面残基のほとんどの水素原子は重水素原子と交換されていた一方、鉄イオウクラスター周辺の水素原子は交換されなかった。特に、Cys61とCys75周辺の連続した領域のアミドプロトンは軽水素のまま維持されていた。残基番号72-76と相互作用する残基番号11-20のアミドプロトンは重水素原子との交換は行われていないが、残基番号27-32（らせん構造を形成）および残基番号49-58（βシート様構造を形成）は重水素原子に交換していた。これらのことから、鉄イオウクラスター周辺には、溶媒分子がアクセスできないことが示唆された。HiPIPの鉄イオウクラスターは、全体が疎水性残基で囲まれている。この領域の疎水性はHiPIP間で厳密に保存されており、これらの保存領域はH/D交換比と強い相関を示した。これらのことから、HiPIPの鉄イオウクラスターは疎水性環境下において強固に保持されており、クラスターを囲む疎水コアの高い剛性が、溶液中での高い酸化還元電位の維持に重要な役割を果たしていると考えられる。中性子結晶構造解析用のHiPIP還元型の結晶作製、1Å分解能を超える高分解能での中性子構造解析を目指した結晶作製、さらに電子線を利用した構造解析を行うための結晶作製を行った。

This study aims at structural analysis of high potential iron (HIPP) and high decomposition energy of water atoms. During the period of this study, the information of H/D exchange ratio in structural analysis of HiPP and the evaluation of water domain in iron and steel were studied. In the analysis of mesostructure, the crystallization after heavy water replacement is determined. The surface residue is replaced by a heavy water atom, and the iron atom is replaced by a heavy water atom. In particular, Cys61 and Cys75 are connected to the field and the water element is maintained. Residue numbers 72-76 interact with residues 11-20, residues 27-32 (structure formation) and residues 49-58 (structure formation). The solvent molecule is called the solvent molecule. HiPP has a high molecular weight, and all of its water-based residues are in the middle. The water quality of the field is closely related to the H/D exchange ratio. The high rigidity of iron in solution and the high acidity of iron in solution are important for the maintenance of high strength in aqueous environment. High resolution energy for intermediate sub-structure analysis, high resolution energy for intermediate sub-structure analysis, high resolution energy for intermediate sub-structure analysis, high resolution energy for intermediate sub-structure analysis, high resolution energy for intermediate sub-structure analysis