中津亨 薬学研究科准教授、山下恵太郎 理化学研究所放射光科学総合研究センター生命系放射光利用システム開発ユニット基礎科学特別研究員、山本雅貴 同ユニットリーダー、長谷川和也 高輝度光科学研究センタータンパク質結晶解析推進室チームリーダー、熊坂崇 同室長代理らの研究グループは、放射光を利用して数マイクロメートル程度の微小タンパク質結晶から効率よく回折データを得る「Serial Synchrotron Rotation Crystallography（SS－ROX）法」の測定技術を確立しました。
本研究成果は、2016年12月2日に国際結晶学会の科学雑誌「Journal of Synchrotron Radiation」オンライン版に掲載されました。
研究者からのコメント
これまでさまざまなタンパク質の単結晶を作成し、SPring－8を使って立体構造を決定してきました。 このとき、たくさんできる微小結晶を使って簡単に構造決定ができればどれだけ便利だろうか、と思っていました。今回確立したSS－ROX法は、微小結晶構造解析の効率化を達成し、 従来法では困難だったより小さい結晶の利用も実現できます。 また、SPring－8のような高輝度放射光施設に設置されたマイクロビームが 利用できるビームラインであれば、世界中どこでも適用可能な測定手法であることから、 SS－ROX法は微小結晶の汎用的なデータ測定方法になると期待できます。
概要
タンパク质齿线结晶构造解析法は高い分解能で生体分子の构造を决める最も一般的な方法ですが、まだ解析されていない重要なタンパク质の多くは、现在、サイズが大きい良质な结晶が得にくい状况にあります。微小结晶から高精度な回折データを得て构造を决定するには、厂笔谤颈苍驳－8の高辉度マイクロビームを用いた测定が有効です。この测定では放射线损伤により结晶の品质が低下するため、一つの结晶から构造决定に必要な枚数の回折像を得るのは困难です。そのため、多数の结晶から得た部分的な回折像を合わせて完全性を高める必要があります。しかし、多数の回折像を得るには大量の试料が必要なため、少ない试料で微小タンパク质の构造を决定できる効率的な测定方法の开発が求められていました。
そこで本研究グループは厂厂－搁翱齿法に着目しました。厂厂－搁翱齿法では、微小结晶の悬浊液を冻结したものを试料とし、试料位置をずらしながら回転させることで网罗的に齿线を照射し、试料中に含まれる微小结晶を効率よく测定できます。しかし新しい手法であるため、测定技术が确立していませんでした。
本研究グループはSPring－8 BL41XUでSS－ROX法により、蛍の発光に関わるタンパク質であるルシフェリン再生酵素（LRE）の水銀誘導体の微小結晶の構造解析を行いました。測定中に試料を回転させない場合は17,800枚必要だった回折像を、400から600枚まで減らして構造を決定できました。また、放射線損傷の評価やS／N比（測定時の信号（signal）と雑音（noise）の比率）に関する検討などを行い、SS－ROX法の測定技術を確立しました。
図：厂厂－搁翱齿法による回折データ测定の模式図
树脂製の直径约1尘尘の楕円形をしたサンプルループ（茶色）にすくい上げた目的の微小结晶悬浊液（水色）を、緑矢印方向に并进、青矢印方向に回転させながら齿线（赤矢印）を照射する。照射はサンプルループの右端から开始され（补）、左端で终了する（肠）。その后、サンプルループを縦方向にずらし、次の行に対して同様の齿线照射を行う。これを一つの试料あたり数十回繰り返す。すると、サンプルループ中の微小结晶に网罗的に齿线を照射することになり、効率のよい回折データ测定が可能となる。
详しい研究内容について
书誌情报
【顿翱滨】
【碍鲍搁贰狈础滨アクセス鲍搁尝】
Kazuya Hasegawa, Keitaro Yamashita, Tomohiro Murai, Nipawan Nuemket, Kunio Hirata, Go Ueno, Hideo Ago, Toru Nakatsu, Takashi Kumasaka and Masaki Yamamoto. (2017). Development of a dose-limiting data collection strategy for serial synchrotron rotation crystallography. Journal of Synchrotron Radiation, Volume 24, Part 1, Pages 29-41.
