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異常分散X線回折測定による好塩性細菌由来$$beta$$-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、${it Chromohalobacter}$ sp.560由来・好塩性$$beta$$-Lactamase(HaBLA)の結晶構造中のCs$$^{+}$$, Sr$$^{2+}$$結合部位の抽出を試みた。Cs$$^{+}$$の同定にはCs吸収端($$lambda$$=2.175${AA}$)近傍のX線を利用できるSAGA-LSのBL7、Sr$$^{2+}$$の同定にはSr吸収端($$lambda$$=0.770${AA}$)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$$^{2+}$$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$$^{2+}$$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-$$pi$$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$$^{2+}$$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$$^{2+}$$ binding sites on the halophilic $$beta$$-Lactamase (HaBLA) derived from ${it Chromohalobacter}$ 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$$^{2+}$$ 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-$$pi$$ interaction. The observation of metal binding sites with relatively higher Cs$$^{+}$$ selectivity provides important information that is useful for designing artificial Cs$$^{+}$$ binding sites.

発表言語

 :

Japanese

掲載資料名

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巻

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号

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ページ数

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発行年月

 :

発表会議名

 :

第14回日本蛋白質科学会年会

開催年月

 :

2014/06

開催都市

 :

横浜

開催国

 :

日本

キーワード

 :

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特許データ

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