異常分散X線回折測定による好塩性細菌由来-lactamaseのCs選択性結合部位の発見
Discovery of Cs selective binding site on a halophilic beta-lactamase by the anomalous X-ray diffraction analysis
新井 栄揮; 安達 基泰; 河本 正秀*; 徳永 廣子*; 石橋 松二郎*; 徳永 正雄*; 黒木 良太
Arai, Shigeki; Adachi, Motoyasu; Kawamoto, Masahide*; Tokunaga, Hiroko*; Ishibashi, Matsujiro*; Tokunaga, Masao*; Kuroki, Ryota
蛋白質を利用した希少金属・有害金属捕集材料の研究開発の一環として、X線異常分散測定により、 sp.560由来・好塩性-Lactamase(HaBLA)の結晶構造中のCs, Sr結合部位の抽出を試みた。Csの同定にはCs吸収端(=2.175)近傍のX線を利用できるSAGA-LSのBL7、Srの同定にはSr吸収端(=0.770)近傍のX線を利用できるSPring-8のBL38B1およびPFのNW12Aを使用した。本測定・解析の結果、HaBLAの結晶構造中にCsやSrに由来する異常分散差フーリエ電子密度を観測し、HaBLA分子上に少なくとも1ヶ所のCs結合部位、3ヶ所のSr結合部位を発見した。特に、今回発見したCs結合部位は、NaがCsの9倍量存在する条件下(Na/Cs=90mM/10mM)でもCsを選択的に結合できることが明らかになった。このCs選択的結合部位は、Trp側鎖のベンゼン環によるカチオン-相互作用、および、主鎖の2つの酸素原子によってCsを結合していた。本研究で得たCs, Sr結合部位の立体構造情報は、福島第一原子力発電所事故によって放出された放射性Cs, Srを捕集する蛋白質材料の設計(人工的Cs, Sr結合部位の設計)の土台として利用できる。
We attempted to discover the Cs and Sr binding sites on the halophilic -Lactamase (HaBLA) derived from sp.560 by the anomalous X-ray diffraction analysis. One Cs ions in the HaBLA crystal were identified by BL7 at SAGA-LS. Three Sr ions in the HaBLA crystal were identified by BL38B1 at SPring-8 and NW12A at Photon Factory. Discovered Cs binding site can bind Cs selectively from a solution containing Na/Cs = 90 mM/10 mM. This Cs binding site is formed by two main-chain O atoms and an aromatic ring of a side chain of Trp. An aromatic ring of Trp interacts with Cs by the cation- interaction. The observation of metal binding sites with relatively higher Cs selectivity provides important information that is useful for designing artificial Cs binding sites.