T.vulcanus由来酸素発生型光化学系IIの３.７Å分解能での立体構造決定
Inquiry number
SOL-0000001635
Beamline
BL41XU (Macromolecular Crystallography I)
Scientific keywords
| A. Sample category | biology, medicine |
|---|---|
| B. Sample category (detail) | biomolecule, crystal, protein |
| C. Technique | X-ray diffraction |
| D. Technique (detail) | single crystal |
| E. Particular condition | low-T (~ liquid N2) |
| F. Photon energy | X-ray (4-40 keV) |
| G. Target information | chemical state, molecular structure, structure analysis, function and structure, charge density |
Industrial keywords
| level 1---Application area | environment, Pharmaceuticals |
|---|---|
| level 2---Target | catalysis, drug design, process analytical technology (PAT) |
| level 3---Target (detail) | protein, drug |
| level 4---Obtainable information | interatomic distance, supra-molecular assemblies |
| level 5---Technique | diffraction |
Classification
A80.32 organic material, A80.50 Pharmaceuticals, M10.10 single crystal diffraction
Body text
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 ]
Source of the figure
Original paper/Journal article
Journal title
N. Kamiya, J. R. Shen Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100, 98-103 (2003)
Figure No.
1,3,4
Technique
Source of the figure
No figure
Required time for experimental setup
hour(s)
Instruments
| Instrument | Purpose | Performance |
|---|---|---|
| タンパク質結晶用回折装置 | Ｘ線回折像の記録 |
References
| Document name |
|---|
| N. Kamiya, J. R. Shen Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100, 98-103 (2003) |
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Questionnaire
The measurement was possible only in SPring-8. Impossible or very difficult in other facilities.
This solution is an application of a main instrument of the beamline.
Ease of measurement
Middle
Ease of analysis
Middle
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More than ten shifts