放射光第 10巻第 5 号

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berg- 原子価性混合の問題も検討した。これまオン放出の角度分布に反映されることである。

で，等電子系分子の内殻励起スペクトルはよく似ていると報告されていた。詳細を検討すると C 2H 2 分子の C 1s→ 3s および 3ρRydberg 励起にづくピーク形状は N 2 および CO 分子のものとは異なることがわかった。これは ， 3aci および 4σJ文献1) A
dachietal.
:JChem.Phys. , 102 , 7369(1995).
2) A
dachietal.
:JElectronSpectrosc. , 79 , 491(1996).
l.
:JPhys.Chem. , 100 , 19783(1996).
3) A
dachietal.
:JChem.Phys. , 107 , 4919(1997).
4) A
dachieta

原子価性軌道への遷移がイオン化しきい値以下に(受付番号97034)存在し， Rydberg-原子価性混合が起きているためである。

(6) 80 2 分子の硫黄 K 殻励起状態の対称性基底状態において屈曲した安定構造を持つ S02

新博士紹介
仁

氏名柴田直樹(現:姫路工業大学理学部)

分子を対象とし， ARPIS を測定することにより2. 論文提出大学大阪大学大学院

電子状態の対称性を識別可能かどうかについて検3. 学位の種類博士(工学)討した。その ARPIS 測定では，検出器の前段に4. 取得年fJかけた阻止電場に依存して， 2 つの原子価性励起

5. 題自 NovelInsightin此tωo theSt仕ru況I児ct切立1lr陀e.干糊

1997年 3 月

後に放出される解離イオンの異方性パラメータがtionRelationshipoftheProteinsCon開変化する。相対的に大きな運動エネルギーを持っCern ngP
hotosynthesisて放出される解離イオンの多くは 0+ イオンであ6. アブストラクトる。 0+ イオンの角度分方は電子状態の対称性を

光合成は光エネルギーを化学的エネルギーに変

S1s→ 9at と 6b1 励起状換しそのエネルギーを利用して化学反応を行う反映することに基づき，態とを実験的に識別できることを示した。

システムであり，一般には暗反応と呼ばれるこ酸(7) 硫黄 K 殻励起されたチオフェン分子の角度

化炭素毘定反応と明反応と呼ばれる光合成電子伝分解イオン収量スペク卜 J l.-

違反応の 2 つのプロセスによって成り立ってい角度分解イオン収量法を 5 員環平面分子である。暗反応において中心的な役割を担っているのるチオフェン (C 4 H 4 S) 分子に拡張した。平田分が二酸化炭素/酸素回定酵素，子に対しては，面外に励起双極子モーメントを持スリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ(ルつ遷移と面内に持つ遷移を分離でき，気相中のビスコ)であり，大気中の二酸化炭素濃度の維持

C4 H 4 S 分子の S 1s→4b:t(n*) と 8 b!( σ*) 原子価性と農作物の成長に最も重要な役割を果たしてい励起状態を実験的に識別することができた。

る。一方，明反応では光化学系が中心的な役割をリブロース 1 ， 5- ピ

本研究では， N 2 0 および C02 ， OCS , CS 2, C2H 2,果たす。光化学系との電子の受け渡しにはプラス

S02 , C4 H 4 S 分子の内殻励起スベクトルを高いエトシアニンなどの電子伝達タンパク質が関与す

ネルギ一分解能条件で角度分解イオン収量法による。また，最近になって光化学系に類似の機能をり測定し，スペクトル構造の起源を明らかにし果たす邑素タンパク質がトキイロヒラタケに見出た。新しく得られた知見で特に重要であるのは，された 1) 。光エネルギーを化学的エネルギーに変振電相互作用および Rydberg-原子価性混合の寄換する技術は新しいエネルギー開発に向けて重要与を考慮に入れた信頼性の高い帰属が与えられたな研究課題の 1 つであり，その機能解明が求めこと，直線分子の 1s→ f励起状態における Ren­

られている。また，酵素の機能解明のためには今ner-Teller 効果に基づく変角振動の影響が解離イや立体構造に立脚した議論が不可欠であり，これ57‑(C) 1997 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

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放射光第 10巻第 5 号(1997年)らの酵素の構造・機能相関の解明は非常に重要なアニンでは Oy(Ser-88) と o (Asp-85) 間の水素研究課題である。本研究ではこのような背景のも結合が存在するのに対し，アオサプラストシアニとに光合成システムに関係するタンパク質においンでは 88 番の残基がアラニンであるためこの水て，構造と機能との相関を明らかにするため，素結合が存在しない(図 1)0 E.prol約m プラスX 線結晶構造解析を行った。

トシアニンでは Oy (Ser‑88)‑O(Asp-85) 水素結

ホウレンソウと紅藻 Galdieri，αρartita 2 ) の 2 種合が 88-92 番の残基を Asp-85 の方に引きつけ，に由来する jレピ、スコ，色素タンパク質的，アオサ

Met-92 は Cα 原子を支点として約 12 回転するた

プラストシアニンの結品化を蒸気拡散法によってめに Cu(II)-Sδ(Met-92) 聞の距離が長くなるこ行った。その結果いずれも X 線回折実験に適しとが明らかとなった。

0た結晶を得ることに成功した。ルピスコは分子量銅イオンの配位構造はその機能に大きく影響す約 55 万ダルトンの巨大分子複合体であり，そのると考えられているが，アオサプラストシアニン結晶はいずれも比較的大きな格子定数をもっ。まの構造解析の結果は，これまでの定説とは異なた色素タンパク質の結晶は針状結晶であり，実験り，配位構造が弱い相互作用にも影響を受けるこ

レベルでの装置では高分解能のデータ測定は困とが示唆された。

難であった 3) 。いずれの結品も放射光と巨大分子

ルビスコは L サフユニットと S サブユニット用ワイセンベルグカメラを併用することにより，が 8 個ずつ会合した L 8 S 8 構造をとって機能して1. 6Á 分解能のデータ測定に成功し，原子レベルいる。高等植物のルピスコは反応開始数分後に活での構造解析を行うに充分な分解能のデータ測定性が低下する。この現象はフォールオーバーと呼に成功した。

ばれ，活性部位に基質が結合することによる立体

ルピスコとプラストシアニンは分子置換法，色構造の変化によって引き起こされることが示唆さ

素タンパク質は多重向型置換法によって構造解析れている 4) 。この現象には Lys-21 と Lys-305 がを行った。その結果，ホウレンソウルビスコは関与することが報告されている。そこで本研究で1. 8Á 分解能で結品学的信頼度因子 15.9% ，プラはホウレンソウルピスコと反応中間体類似物であストシアニンは1. 6Á 分解能で 17.6% までの構造

る CABP との複合体の立体構造をもとに，これ精密化に成功した。また，色素タンパク質は現在らリジン残基の構造と立体構造変化との相関につまでに 2.8Á 分解能での構造解析に成功し，分子いて検討した。

モデルの構築が進行中である。

Lys-21 のアミノ基は 8 個の L サブユニットのアオサプラストシアニンは β-サンドイツチ構

うち半分が Asp-19 のカルボキシル基と水素結合造モチーフを持ち，銅イオンは分子のほぼ上端にを形成し，他の半分はフリーであった。一方，位置する。 4 つの配位子は歪んだ四面体型配位構

Lys-305 は悶様に半分の L サブユニットが Glu-造をとる。これまで X 線結晶構造解析がなされ93 のカルボキシル基と水素結合を形成し，残りたものに比べ， Cu(II)-Sδ(Met-92) の距離 (2.69は C 末端のカルボキシル基と水素結合していた。

Á) が 0.13-0.23 Á 短いことが明らかとなった。

このことから， 2 つのリジン残基近傍に，そこで， 4 種類のプラストシアニンの立体構造を残基が結合するサイトがそれぞれ 2 カ所ずつ存比較検討した結果， 88-92番の残基の構造の差が在することが明らかとなった。このことからリジ比較的大きく，それが 88 番の残基に起因するこン残基は結合様式を変化させることにより，活性とを突き止めた。最も長い Cu(II)-Sδ(Met-92)

状態を切り替える役割を果たしているものと思わの距離 (2.92 Á) を持つ E. prol約m プラストシれる。また，中間体類似物を結合していない状態

58‑リジン放射光第 10巻第 5 号

523(1997年)

His37@CABP 非結合状態(細線)と結合状態(太線)の Lys-21及び活性部位付近の構造比較

Goooooeｭf''''''cd

図 2ニットのうち， 56 番目のアミノ駿残基が，半分がロイシンであるのに対し，残り半分ではヒスチ
図 1Cu(II) 近傍の構造の比較
太繰:む、会eγtusα 縄漁 :E. 金γolifera

ジンであった。従って，ホウレンソウルピスコは2 種類の S サブユニット(SI ， SII)を持ち，これまで考えられていた LsSs 構造ではなく， Lssis~と CABP との複合体との構造を比較すると，活構造であることが明らかになった 5) 。

性部位付近では Lys-21 近傍の立体構造が大きく以上のような L ， S 両サフユニットにおけるル変化している(図 2) 。この構造変化は N 末端ドピスコの立体構造上のヘテロジェナイティはメインが 2 回転することに起因している。 2 つYokota らが明らかにした高等植物由来のルピスのリジン残基はこのドメイン回転を引き起こすもコ国有の酵素化学的性質的と関係している。

0のと思われる。

高等植物では ， S サブユニットをコードする遺伝子には複数のコピー (5 から 13 個)が存在し，それらのうちいくつかは互いに異なる配列を持っている。また，それらのほとんどが発現している

ため，ルピスコには構造の異なる複数種の S サ文献1) S.Takekumaeta
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hibataeta1., ].Bio1.Chem. , 271 , 26449(1996).

ブユニットが含まれる可能性がある。しかし，これまでの結品構造解析では，一種類であると報告されてきた。今回の解析の結果， 81聞の S サブユ‑59‑(受付番号97035)