Structural basis of reaction mechanism and proton pathway of [NiFe]-hydrogenase

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（1）ヒドロゲナーゼの中性子結晶構造解析：2020年度末に試料調製のための嫌気グローブボックスが故障したが，コロナ禍の影響で部品調達が遅れ，修理が2021年度の夏に完了した．日本原子力開発研究機構・大強度陽子加速器施設（J-PARC）における中性子結晶回折実験のビームタイムの日程に結晶調製を合わすことができず，今年度の回折実験は実施できなかった．一方，昨年見出した「酸化型酵素結晶中のNi-Fe活性部位の構造が歪んでいる分子」について高分解能X線結晶解析による精密化を進展させた．得られたX線構造解析結果は中性子結晶構造解析結果とも矛盾しないことを確認し，現在論文発表準備中である．（2）ヒドロゲナーゼの酸素耐性機構・一般則の確立（分子内の水分子の役割解明）：　新規の酸素耐性酵素である，Citrobacter由来[NiFe]ヒドロゲナーゼに競争阻害剤である一酸化炭素（CO）を結合させてX線結晶構造解析を実施した．本結晶解析の結果，酸素耐性とCO耐性には正の相関があることを初めて明らかにして国際結晶学連合の学術誌に発表した．　NAD+還元ヒドロゲナーゼは，Ni-Fe活性部位自体が酸素による修飾を防御する分子機構を備えている．このNAD+還元ヒドロゲナーゼの酸化型結晶についてFT-IRによる構造解析を進展させた．（3）ラマン分光法による触媒活性定量法の開発：　昨年までの研究により，酵素と基質（気体水素）の反応は，主に酵素溶液相と気相との界面で起こっていることを見出していた．そこで，本年度は，酵素溶液をエアロゾルにして気相中に浮遊させて酵素触媒反応が測定可能であることを実証した．