時分割X線結晶構造解析のための多目的セルの開発

开发用于时间分辨 X 射线晶体结构分析的多用途池

• 批准号: 07780586
• 负责人: 足立 伸一
• 金额: $ 0.58万
• 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 Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07780586/
• 关键词: 時分割; タンパク質結晶構造解析; 多目的セル

私は平成6、7年度重点領域研究(動的蛋白結晶解析)および平成6年度奨励研究(A)の科研費交付を受け、落射蛍光型多目的顕微鏡を改造した蛋白質結晶の可視紫外吸収スペクトル測定装置の製作を行なった。この装置を用いることにより50×50×50ミクロン程度の大きさの結晶の可視紫外吸収スペクトルを顕微鏡下で測定することが可能であり、またスペクトルを時間分割測定する場合には最高1ミリ秒の時間分割能で波長幅138nmにわたる想定ができることを確認した。そこで本申請では上記のスペクトル測定装置を利用して、結晶のスペクトル測定に適した結晶マウント用多目的試料セルの開発を行った。従来蛋白質の結晶構造解析には直径0.5-2ミリ程度の円形の断面を持つキャピラリーが利用されてきたが、このようなキャピラリーを吸収スペクトル測定に用いようとした場合、光の散乱によってスペクトル形状がひずむ、結晶のアライメントが困難などの問題点があった。そこで私は一辺が1ミリ程度の正方形の断面を持つキャピラリーを使用することにより、光の散乱やアライメントの問題を避けることができ、蛋白質結晶のより定量的なスペクトル測定が可能になった。しかし現状では、この角型キャピラリーの材質はガラスであり紫外部の光を透過しないため、紫外部にしか吸収を持たないタンパク質のスペクトル測定には利用できないという欠点がある。今年度は予算の関係で、ガラス製の角型キャピラリーしか製作できなかったが、次年度以降は合成石英を利用した角型キャピラリーの製作を予定している。また基質のフローを行なうためにキャピラリーにチューブおよびポンプの接続を行なうことを試みた。フロー実験時に結晶試料が動かないように固定する方法が必要であり、固定方法としてゲル濾過用のゲルを結晶の周りに詰める、試料セルのテ-パ-を使って固定するなどの方法を試してみたが、いまだに結晶の動きを確実に止める手段はなく、この件については今後も検討を要する。上記の試料セル製作に消耗品質を充てた。また励起用レーザーは現有機器であるContinuum社製Nd:YAGレーザーを使用したが、レーザー光を試料部まで導くための光学部品(多層膜ミラー、プリズム等)の購入にも消耗品質を充てた。

我于 1994 年和 1994 年获得了优先领域研究（动态蛋白质晶体分析）的科学研究资助，并于 1994 年获得了鼓励研究（A）的资助，开发了一种使用改良的方法来测量蛋白质晶体的可见光和紫外吸收光谱的装置。生产出落射荧光多功能显微镜。通过使用该装置，可以在显微镜下测量尺寸约为50×50×50微米的晶体的可见光和紫外吸收光谱，并且在分时测量光谱时，可以测量可见光和紫外光。通过尺寸约为 50 x 50 x 50 微米的晶体的吸收光谱，我们证实可以假设时间分辨率为 138 nm 的波长宽度。因此，在本应用中，我们开发了一种用于晶体安装的多用途样品池，适用于晶体光谱测量，使用上述光谱测量装置。传统上，具有直径约0.5-2mm的圆形横截面的毛细管用于蛋白质晶体结构分析，但是当使用这种毛细管测量吸收光谱时，存在由于光散射而导致光谱形状扭曲的问题。例如扭曲和晶体排列困难。因此，通过使用每边约1毫米的方形横截面的毛细管，我能够避免光散射和对准问题，并且能够对蛋白质晶体进行更多定量的光谱测量。然而，目前这种矩形毛细管由玻璃制成，不透射紫外区的光，因此它的缺点是不能用于仅在紫外区吸收的蛋白质的光谱测量。今年，由于预算限制，我们只能制造玻璃材质的方形毛细管，但从明年开始，我们计划使用合成石英制造方形毛细管。我们还尝试将管子和泵连接到毛细管以实现底物流动。需要一种固定晶体样品使其在流动实验中不移动的方法，我们已经尝试了诸如在晶体周围填充凝胶进行凝胶过滤以及使用样品池的锥度来固定它的方法。仍然没有办法可靠地阻止晶体的运动，这个问题需要进一步调查。消耗品质量适用于上述样品电池的生产。此外，我们使用了Continuum制造的现有Nd:YAG激光器作为激发激光器，但我们还利用耗材品质购买了光学部件（多层镜、棱镜等）来将激光束引导到样品上。

项目成果

Nobuhisa Watanabe: "Macromolecular crystallography station BL-18B at the Photon Factory" Rev. Sci. Instrum.66. 1824-1826 (1995)

Nobuhisa Watanabe：“光子工厂的高分子晶体学站 BL-18B”Rev. Sci。