2014T006
X-ray Crystal Structure Analysis of Multifunctional
Dioxygenases in Fungal Meroterpenoid
Yu Nakashima*1, Takahiro Mori1, Shotaro Hoshino1, Masahiro Okada1, Takayoshi
Awakawa1, Miki Senda2, Toshiya Senda2, and Ikuro Abe1
1
Grad. Sch. of Pham. Sci., Univ. of Tokyo, Japan, 2 SBRC, IMSS, KEK, Japan
Non-heme iron/-ketoglutarate (αKG) dependent dioxygenases catalyse key
oxidation reactions to afford complex molecular structures in the fungal
meroterpenoid biosynthesis.1,2 AusE and PrhA are two dioxygenases that catalyse
intriguing oxidative rearrangement reactions in austinol and paraherquoninbiosynthetic pathways, respectively. AusE and PrhA have high sequence similarity(~78%), and both enzymes accept the same preaustinoid A1 substrate but generate
different products, preaustinoid A3 and berkeleydione (Figure 1). Here we describe
the X-ray crystal structures of apo AusE and PrhA, as well as PrhA complexed toFe(II), αKG, and preaustinoid A1 at under 2 Å resolution. Comparison of the crystal
structures revealed several key active site residues that are proximal to the substrateand are different in AusE and PhrA. Mutation of the identified PhrA active site
residues to mimic those of AusE (A232S/V150L) resulted in a PrhA-A232S/V150L
mutant that catalyses an AusE-type reaction to produce preaustinoid A3.
Subsequently, we solved the X-ray crystal structure of PrhA-A232S/V150L
complexed to Fe(II), αKG, and preaustinoid A1 or preaustinoid A2. In the co-crystal
structure with preaustinoid A1, the distance between C2 of preaustinoid A1 and Fe(II)was reduced by 0.9 Å compared to the wild type PrhA, providing evidence for theposition of the initial hydrogen abstraction. Furthermore, we observed that the C5
position of preaustinoid A2 is proximal to the catalytic Fe center in the co-crystal
structure of the PrhA mutant with preaustinoid A2, indicating that the hydrogen
abstraction at C5 triggers the sequential reaction to form the spirolactone ring ofpreaustinoid A3. We also generated PrhA-A232S/V150L/M241V triple mutant andfound that in this mutant generates several novel compounds through four steps
oxidation from preaustinoid A1. This study presents the structural basis of a novel
reaction mechanism in a multifunctional dioxygenases, in combination withmutagenesis studies that successfully led to the engineering of a new function forthese enzymes.

Figure 1 | The catalytic pathway of AusE and PrhA.
References
1. Matsuda, Y. et al. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10962.
2. Matsuda, Y. et al. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 12671.

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Live-cell imaging of cell cycle modification started byDNA damage using X-ray microbeamv¢ ³°´Ê2 D0 µÊbTD ´°³
1 茨城大学大学院
2 量子科学技術研究開発機構
3 KEK¯¯ ¯ =ÊO8èċĄĆöÕÝ}ç¦KÚô©l8}çðÊ\ q<ñ}fÒr×õôĉøÿāĘĂę[ä$êõômÒ*"×õâÎôÒÊ}Üèðèè#WFçÏôA«éTóÑç×õâYæÑàÝË
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PF-BL13B, BL3B

有機分子を用いた金属の表面状態の制御
Manipulation of metallic surface statesby organic molecule adsorption
古池 晴信 1、水島 啓貴 1、間瀬 一彦 2、3、小澤 健一 4、
石田 行章 5、久保 孝史 6、辛 埴 5、金井 要 1
１ 東理大理工、２ 高エ研 PF、３ 総研大、４ 東工大理、５ 東大物性研、６ 大阪大理
有機半導体デバイスの電気特性を十分に理解するためには、有機/金属界面の電子状態を詳細に解明する必要がある。有機/金属界面では、界面電気二重層の形成により、真空準位が変化することが知られている[1]。しかし、その界面電気二重層の起源や、それが電子状態や電気特性に与える影響に関しては、未だ十分に解明されていない。
先行研究より、有機分子が Au(111)表面に吸着することで、Au(111)表面に存在するショックレー状態と呼ばれる二次元自由電子状態が大きな影響を受けることが知られている[2]。このような自由電子的な表面状態は、吸着分子と表面電子状態の間の相互作用を解明する上で良い指標になると考えられる。
そこで本研究では、Au(111) 表面に Ph2-IDPL や直鎖アルカン分子を吸着させた系に注目し、ショックレー状態の変化から界面に関する情報を得ることを目的とした。Ph2-IDPL と直鎖アルカン分子は、一次元的な分子構造を持つ炭化水素分子という点で類似点を持つが、それらの分子が持つ電子状態は大きく異なる。そのため、吸着分子の電子状態が界面の電子状態に与える影響について系統的に理解することができる。
当日は、吸収端近傍 X 線吸収微細構造（NEXAFS）（図１）と低速電子線回折（LEED）を用いた吸着分子構造の解析結果を参考にしながら、吸着分子によ 図 1 NEXAFS 測定から求めたるショックレー状態の変化について議論 Au(111) 上の Ph -IDPL 分子の配2する。
向角。a は Ph2-IDPL 分子の配向
参考文献
角を表す。挿入図（上）は Au(111)[1] H. Ishii et al., Advanced Materials, 表面に吸着した Ph -IDPL 分子の211, 605 (1999).
模式図を表す。挿入図（下）は[2] J. Ziroff. et al., Surf. Sci., 603, 354
Ph2-IDPL 分子の分子構造を表す。
(2009).

2015T004
PF／BL-3A, 4C, 8A

ハニカム反強磁性体 Co4Nb2O9 における放射光を用いた格子歪みの測定
Measurement of lattice deformation in Honeycomb
antiferromagnets Co4Nb2O9
松浦慧介、徳村謙祐、N.D. Khanh 1、佐賀山基 2、有馬孝尚
東大新領域、RIKEN CEMS1, KEK 物構研 2
本研究では、ハニカム反強磁性体 Co4Nb2O9 における電気磁気効果と格子歪みの関係を超音波による音速・吸収測定及び放射光 X 線回折を用いて調べた。Co4Nb2O9 は、三方晶系空間群 P-3m1 に属する。単位胞内に非等価なCo2+イオンが 2 種類存在し(図 1)、蜂の巣ネットワークを形成する。磁気転移点
TN=27 K において磁場下で巨大な電気分極が出現することが知られている[1]。図 2 は、音速の相対変化の温度依存性を示しており、B=1.5 T で 12%もの巨大なソフト化が磁気転移点以下で生じることがわかった。このソフト化は高磁場を印加することで抑制されることもわかった。さらに、PF-BL3A において、c-glide の破れを示す(009)反射を観測した。(009)反射強度の磁場依存性を調べたところ、磁場の印加に伴い強度が減少する振る舞いが観測された。発表
では、超音波の結果と放射光回折の結果を踏まえて Co4Nb2O9 における電気磁気効果と格子歪みの関係を議論する予定である。
Reference[1] N. D. Khanh et al., Phys. Rev. B 93, 075117 (2016)

図 1:Co4Nb2O9 の結晶構造

図 2:音速の相対変化の温度依存性

2016T001
PF-BL2A

In-situ偏光依存ARPESを用いた面方位制御酸化物
極薄膜における強相関量子井戸状態の研究
In-situ ARPES study of orbital-selective quantization states inorientation-controlled oxide ultrathin films
三橋太一 1,2, 簔原誠人 2, 湯川龍 2, 北村未歩 2, 堀場弘司 2, 小林正起 2, 組頭広志 1,2
１
東北大院理、２KEK-PF
真空紫外光領域の光電子分光においては、光電子の脱出深さが数Å程度と 短 い た め に 試 料 垂 直 方 向 の 運 動 量 に 不 確 定 性 が 生 じ る 、 所 謂 ”k ⊥-broadening”効果[1]が顕著になることが知られている。今回我々は、このk⊥ -broadeningが角度分解光電子分光（ARPES）スペクトルに及ぼす影響について調べるために、異なる面方位のSrVO3 薄膜におけるin situ ARPES測定を行なった。SrVO3 薄膜における偏光依存ARPES測定から、各t2g軌道（dxy, dyz, dzx）由来のバンド構造に対するk⊥ -broadening効果を分離して特定することが可能である。
図１に偏光依存 ARPES 測定の結果を示す。SrVO3(110)薄膜におけるバンド分散に注目すると、dxy バンド（図1(a)）に比べて、dyz/dzx バンド（図 1(b)）の運動量方向のピーク幅が明確に広がっていることがわかる。一方で、このピーク幅の広がりは、SrVO3(001)薄膜における結晶学的に等価な方向においては観測されなかった（図 1(c)）。
そこで、このピーク幅の広がりが測定面（挿入図参照）に対する各バンドの対称性に起因していると考え、k⊥ -broadening 効果を考慮した ARPESスペクトルのシミュレーションを行なったところ、シミュレーションは実験結果を良く再現した。これらの結果は、ARPES スペクトルの面方位依存性を理解するためには、各軌道の ARPES 測定面に対する対称性が重図１. SrVO3 薄膜における Γ–M 方向の要であることを示している[2]。
in situ 偏光依存 ARPES。(110)面におい[1] V. N. Strocov, JESRP 130, 65 (2003).て(a)水平（LH）および(b)垂直（LV）偏光[2] T. Mitsuhashi et al., Phys. Rev. B, 95, で得られた結果。(c) (001)面での結果。
125148 (2016).

2016T002
PF BL-3B，BL-13B

窒素含有芳香族有機分子と金属表面の界面における電子相互作用の測定
Measurements of electron interaction at the interface
between nitrogen-containing aromatic organic molecules
and a metal surface
宮澤徹也 1，間瀬一彦 1, 2，小澤健一 3，古池晴信 4，金井要 4，
Alexandre Foggiatto5，櫻井岳暁 5，栗原真志 6
1 総研大，2 KEK 物構研，3 東工大，4 東理大，5 筑波大，6 横国大
有機/金属界面の電子状態や構造は有機薄膜太陽電池、ペロブスカイト太陽電池、ペロブスカイト単結晶を用いた X 線検出器などのデバイス特性と密接に関わる[1, 2] (Fig. 1)。例えば、バソクプロイン（BCP）のような窒素含有芳香族有機分子を有機/金属界面に緩衝層として挿入することで有機薄膜太陽電池の変換効率は向上することが知られている[3]。しかしBCP は耐久性が低いという欠点がある[4]。
Fig. 1. ペロブスカイト単結晶を変換効率が高く耐久性もある緩衝材料を用いた X 線検出器 [2]。
選定するためには、有機/金属界面について詳細な研究を行う必要がある。そこで、ピリジンやピラジンなどの窒素を含有した構造の簡単な有機分子と、金(111)表面との電子状態や構造を放射光 X 線
光電子分光などの方法で明らかにする研究を進めている(Fig. 2)。 先行研究の結果や実験方法、実験計画について発表する。
[1] H. Zhou et al.,Fig. 2. PF BL-13B の光電子分光装置。
Science. 345, 542 (2014).
[2] H. Wei et al., nature photonics. 10, 333 (2016).
[3] P. Peuman et al., Appl. Phys. Lett. 76, 2650 (2000).
[4] M. F. Lo et al., Appl. Phys. Lett. 97, 143304 (2010).

2016T003
PF-BL9A

インドール側鎖基を有する MII(MeS-salen)錯体の酸化による構造変化
Structural Change by Oxidation of MII(MeS-salen)
Complexes with a Side Chain Indole Moiety
大下宏美 1, 阿部仁 2,3, 島崎優一 11 茨城大院理工, 2KEK-PF, 3 総研大アルコールをアルデヒドへと変換するガラクトースオキシダーゼの活性種は、CuII-フェノキシルラジカル種であることが知られている。このフェノキシルラジカルは、トリプトファン側鎖基のインドールによるππスタッキング相互作用がみられ、活性種の安定化等に寄与していると考えられている。インドールとのスタッキング相互作用については、インドール基を有する様々な金属錯体を用いて検討されており、構造のわずかな違いによるスタッキング相互作用の変化について議論されている。
しかしながら、酸化還元反応において、π-πスタッキング相互作用による金属錯体の電子状態の変化については未だ不明な点が多い。そこで本
課題では、インドール基を有する NiII, CuII–サレン錯体[M(MeS-salindole)]を合成・単離し、酸化前後の電子状態や構造について研究している。
[M(MeS-salindole)]の X 線吸収スペクトルの解析から、酸化前後の価数に変化はないことが確認された。しかしながら、EXAFS が大きく変化していることが明らかとなった。今回は、[M(MeS-salindole)]の酸化還元挙動や一電子酸化体の電子状態と、X 線吸収分光法による金属イオン周辺の構造の検討から、フェノキシルラジカル近傍に存在するインドール基の影響について報告する。

図 1. [Cu(MeS-salindole)]錯体とその一電子酸化体[Cu(MeS-salindole)]SbCl6 の X 線吸収スペクトル