ヘリウムガス吹付型試料冷却装置を用いた超低温下でのＸ線回折実験
Inquiry number
SOL-0000001638
Beamline
BL41XU (Structural Biology I)
Scientific keywords
| A. Sample category | biology, medicine |
|---|---|
| B. Sample category (detail) | biomolecule, crystal, protein, nucleic acid, pharmaceuticals |
| C. Technique | X-ray diffraction |
| D. Technique (detail) | single crystal |
| E. Particular condition | low-T (~ liquid He) |
| F. Photon energy | X-ray (4-40 keV) |
| G. Target information | molecular structure, local structure, structure analysis, function and structure |
Industrial keywords
| level 1---Application area | environment, Pharmaceuticals |
|---|---|
| level 2---Target | catalysis, drug design, process analytical technology (PAT), food |
| level 3---Target (detail) | protein, drug |
| level 4---Obtainable information | chemical state, supra-molecular assemblies, absolute configuration |
| level 5---Technique | diffraction |
Classification
A80.50 Pharmaceuticals, A80.60 food、daily necessaries, M10.10 single crystal diffraction
Body text
タンパク質結晶のＸ線損傷は、結晶中に多量に含まれる水分子がＸ線によって酸素ラジカルに転化し、それがタンパク質分子の立体構造や結晶内分子間相互作用を破壊しながら拡散することによって起こると考えられています。Ｘ線損傷により、試料結晶のＸ線回折能の低下や回折点の劣化、モザイク幅の増大などが起こり、高精度での回折データ収集が行えなくなります。試料結晶を１００Ｋ程度に冷却して水をガラス状に凍結させることによって、発生したラジカルの拡散を抑制し、Ｘ線損傷を低減することが出来ます。
実験室レベルのＸ線発生機や従来施設のベンディングマグネットビームラインでは、この１００Ｋ程度の冷却で、ほぼ完璧にＸ線損傷を抑えることが出来ていたが、第３世代放射光施設、特にアンジュレータビームラインではこのような低温下でも顕著なＸ線損傷が認められるようになっています。
本事例でも、１００ＫでのＸ線回折実験では、Ｘ線損傷により満足な回折データ収集が行えませんでした。そこでヘリウムガス吹付型試料冷却装置を用いて３５Ｋという超低温下でＸ線回折実験を行うことにより、P.horikoshii 由来ArcTGT・tRNAVal複合体から高精度のＸ線回折データを収集することが出来ました。
このＸ線回折データを解析することで、従来知られていたＬ型とは異なる、新しい型の転写ＲＮＡを発見することが出来ました(図１)。
図１. 新しく発見された型(A)と、従来のＬ型(B)の転写ＲＮＡの構造モデル
[ R. Ishitani, O. Nureki, N. Nameki, N. Okada, S. Nishimura and S. Yokoyama, Cell 113, 383-394 (2003), Fig. 3,
©2003 Cell Press ]
Source of the figure
Original paper/Journal article
Journal title
R. Ishitani, et al., Cell 113, 383-394 (2003)
Figure No.
3
Technique
Source of the figure
No figure
Required time for experimental setup
3 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 | |
| ヘリウムガス吹付型試料冷却装置 | 試料の冷却 |
References
| Document name |
|---|
| R. Ishitani, et al., Cell 113, 383-394 (2003) |
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Questionnaire
This solution is an application of a main instrument of the beamline.
Ease of measurement
Middle
Ease of analysis
Middle
How many shifts were needed for taking whole data in the figure?
Four-nine shifts