クライオ温度におけるタンパク質中性子回折データ測定

玉田 太郎; 栗原 和男; 山田 貢; 大原 高志; 黒木 良太

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原子力機構では研究用原子炉(JRR-3)に設置した2台の生体高分子用中性子単結晶回折装置(BIX-3,4)を用いたタンパク質を主とした生体高分子の水素・水和構造決定、及びこれらの装置の高度化に取り組んでいる。これまでにPDBに登録された生体高分子の中性子構造48例のうち16例がこれら2台の装置を用いて解析されたものであるが、さらなる解析数の向上及び回折データの高分解能化を目的として、22年度に窒素吹付け低温装置を導入した。23年度は本装置を用いて、実際に大型結晶からのクライオ温度における回折実験を実施した。数種の大型結晶において、クライオ温度まで安定に移行する不凍条件を見いだすことに成功し、引き続き中性子回折実験を行った。薬剤耐性大腸菌から検出された基質特異性拡張型-ラクタマーゼToho-1の大型結晶から、従来の常温での実験結果に基づいた格子状数と結晶体積から予想される分解能を上回る1.5分解能の回折データ収集に成功した。さらに、同一結晶から同じく低温下でX線回折データを収集し、両データを相補的に用いた構造精密化を終了した。1.5分解能における本解析結果はPDBに登録されたタンパク質中性子構造の中での最高分解能に並ぶ解析例である。今後は、クライオ温度で収集した回折データを用いた高分解能中性子構造解析例を増やし、同一条件で取得したX線の超高分解能データとの詳細な比較から、タンパク質のかかわるさまざまな生命反応をより深く理解したいと考えている。