レーザー光をトリガーとした時間分割蛋白質結晶構造解析システムの性能評価

以激光为触发的时间分辨蛋白质晶体结构分析系统的性能评估

• 批准号: 05244213
• 负责人: 足立 伸一
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05244213/
• 关键词: 時間分割蛋白質結晶構造解析; 結晶内反応モニター

時間分解X線結晶構造解析法により蛋白質結晶内での反応を観測するためには、何らかの外的要因により反応を開始させるトリガーが必要である。このようなトリガーとしては時間設定の容易さ、空間的均一性などの点でレーザー光を用いた光トリガーが現在有望であると考えられる。一般に結晶内反応を開始させる際に外部トリガーによって試料に与えられた刺激が強すぎた場合には、えてして結晶性の低下が起こり回折点が放射状に延びてしまいデータの解析が困難になる。これが現在、時間分解X線結晶構造解析の研究を進めるうえでの大きな障害となっている。このような結晶性の低下を避けるためには結晶の状態を常にモニターし、反応が起こりうる最低限の刺激しか加えないことが重要であり、この目的に合致したモニターの開発が急務となっている。本研究ではレーザー光をトリガーとして時間分解X線結晶解析を行なうための前段階として、レーザーによる励起と同期させて蛋白質結晶の可視紫外吸収スペクトルをミリ秒以下の時間分解能で測定するシステムの構築を目指した。観測用の可視紫外部の白色光源としてキセノンランプを用い、光ファイバーおよびレンズ系を用いて結晶試料の透過光を分光器に導入した。検出器として多素子フォトダイオードを使用することにより、時間分解能として数マイクロ秒を実現する測定システムの構築が可能となった。この測定システムを用いて一酸化炭素結合型ミオグロビンの結晶をMd:YAGレーザー光(波長532nm)によって励起し、一酸化炭素の光解離後のスペクトル変化の測定を試みたところ、励起以後の一酸化炭素のミオグロビンへの再結合反応に伴うスペクトル変化が観測可能であることが分かった。現在、ミオグロビン以外の蛋白質結晶への適用も検討している。このシステムを時間分解X線結晶構造解析装置と組み合わせて使用することにより、X線回折と可視紫外吸収による結晶内反応の同時モニターが実現できることが期待される。

为了使用时间分辨 X 射线晶体学观察蛋白质晶体内的反应，需要一些外部因素来启动反应。作为这样的触发器，使用激光的光学触发器目前被认为在时间设置的容易性和空间均匀性方面是有前途的。一般来说，如果在开始晶内反应时外部触发对样品施加的刺激太强，最终结晶度会恶化，衍射点会径向扩展，从而使数据分析变得困难。这是目前时间分辨X射线晶体结构分析研究进展的主要障碍。为了避免结晶度的降低，重要的是不断监测晶体的状态并仅施加可引起反应的最小量的刺激，并且迫切需要开发满足此目的的监测器。有。在这项研究中，作为使用激光作为触发的时间分辨 X 射线晶体学的初步步骤，我们构建了一个系统，可以与激光激发同步，以亚毫秒时间分辨率测量蛋白质晶体的可见光和紫外吸收光谱。我瞄准了。采用氙灯作为可见光和紫外范围内的白光源进行观察，利用光纤和透镜系统将晶体样品的透射光引入光谱仪。通过使用多元件光电二极管作为检测器，可以构建时间分辨率为几微秒的测量系统。使用该测量系统，我们用Md:YAG激光（波长532 nm）激发一氧化碳结合的肌红蛋白晶体，并尝试测量一氧化碳光解离后的光谱变化，发现光谱变化与重组反应相关。可以观察到碳到肌红蛋白的变化。我们目前正在考虑应用于肌红蛋白以外的蛋白质晶体。通过将该系统与时间分辨X射线晶体结构分析仪结合使用，预计将有可能利用X射线衍射和可见紫外吸收同时监测晶体内反应。