ブックタイトル日本結晶学会誌Vol56No5

概要

日本結晶学会誌Vol56No5

核共鳴非弾性散乱分光法による鉄含有生体分子の振動構造解析ンとの比較の結果, 5配位三方両錐形構造だけが実験的に得られたスペクトルを再現することが明らかになった.そして,天然基質L-トレオニン（L-Thr）の場合にはFe（IV）＝Oの結合ベクトルは基質のC-H結合方向に対して垂直であるのに対し,非天然性基質L-ノルバリン（L-Nva）の場合にはFe（IV）＝O結合ベクトルが基質のC-H結合方向に対して平行となり,それにより,この違いに対応したハロゲン化およびヒドロキシル化を引き起こす電子状態を特定することができた.これまで,計算化学などによりその反応機構について洞察を得るべくさまざまなモデルが提案されて来たが,本研究により鉄活性中心の配位構造が正確に理解され,それにより金属酵素の精密な反応の制御メカニズムが明らかになった,核共鳴非弾性散乱がシャープに活かされた研究例と言える.4．おわりに5 7 Fe-NRVSでは,核共鳴励起過程を用いることにより,複雑な生体分子の場合でも興味の対象となる鉄原子だけの振動状態を抽出して得ることが可能である.さらに,すべての基準振動モードが観測できるため,赤外およびラマン分光ではその選択則のために,解明されなかった分子振動構造を明らかにすることが可能であり,ここで示したように大変強力な分光法となっている.このような生体鉄活性中心の微細構造の理解は,機能発現の分子機構全容解明に本質的であり,今後さまざまな鉄含有生体分子の研究に応用され分子科学の発展に貢献することが期待される.謝辞ここで紹介した研究は,九州大学,京都大学,華東理工大学, Stanford大学, Minnesota大学,高輝度光科学研究センター, Advanced Photon Source（APS）, Pennsylvania州立大学との共同研究によるものである.また測定は, SPring-8およびAPSを用いて行われたものである.また, JSTのサポートにより行われた.文献1）R. H. Holm, P. Kennepohl and E. I. Solomon: Chem. Rev. 96,2239 (1996).2）増田秀樹,福住俊一編：生物無機化学,錯体化学会選書,三共出版(2005).3）E. I. Solomon and A. B. P. Lever (Eds.): Inorganic ElectronicStructure and Spectroscopy, Vol. I and II, Wiley-Interscience,New York (1999).4）M. Seto, Y. Yoda, S. Kikuta, X. W. Zhang and M. Ando: Phys.Rev. Lett. 74, 3828 (1995).5）M. Seto, Y. Kobayashi, S. Kitao, R. Haruki, T. Mitsui, Y. Yoda,S. Nasu and S. Kikuta: Phys. Rev. B 61, 11420 (2000).6）日本分光学会編：赤外・ラマン分光法,分光測定入門シリーズ,講談社(2009).7）V. G. Kohn, A. I. Chumakov and R. Ruffer: Phys. Rev. B 58,8437 (1998).日本結晶学会誌第56巻第5号（2014）8）瀬戸誠：日本結晶学会誌43, 4 (2001).9）E. B. Wilson: Molecular Vibrations: The Theory of Infrared andRaman Vibrational Spectra, Courier Dover Publications (1950).10）W. Zeng, N. J. Silvernail, W. R. Scheidt and J. T. Sage: NuclearResonance Vibrational Spectroscopy (NRVS). In Encyclopedia ofInorganic Chemistry (2008) (published online).11）S. Kamali , H. Wang, D. Mitra, H. Ogata, W. Lubitz, B. C. Manor,T. B. Rauchfuss, D. Byrne, V. Bonnefoy, F. E. Jenney Jr, M.W. Adams, Y. Yoda, E. Alp, J. Zhao and S. P. Cramer: Angew.Chem. Int. Ed. 52, 724 (2013).12）D. Mitra, S. J. George, Y. Guo, S. Kamali, S. Keable, J. W. Peters,V. Pelmenschikov, D. A. Case and S. P. Cramer: J. Am. Chem.Soc. 135, 2530 (2013).13）M. -H. Baik, M. Newcomb, R. A. Friesner and S. J. Lippard: Chem.Rev. 103, 2385 (2003).14）B. J. Wallar and J. D. Lipscomb: Chem. Rev. 96, 2625 (1996).15）K. Yoshizawa, T. Ohta, T. Yamabe and R. Hoffman: J. Am. Chem.Soc. 119, 12311 (1997).16）T. Ohta, J. -G. Liu, M. Saito, Y. Kobayashi, Y. Yoda, M. Setoand Y. Naruta: J. Phys. Chem. B 116, 13831 (2012).17）T. Ohta, J. -G. Liu and Y. Naruta: Coord. Chem. Rev. 257, 407 (2013).18）I. B. Bersuka: Electronic Structure and Properties of TransitionMetal Compounds, Wiley-Interscience, New York (1996).19）T. Kitagawa: In Biological Applications of Raman SpectroscopyVol.3, T. G. Spiro (Ed.), Wiley-Interscience, New York (1988).20）K. Park, C. B. Bell 3rd, L. V. Liu, D. Wang, G. Xue, Y. Kwak,S. D. Wong, K. M. Light, J. Zhao, E. E. Alp, Y. Yoda, M.Saito, Y. Kobayashi, T. Ohta, M. Seto, L. Que Jr and E. I. Solomon:Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110, 6275 (2013).21）S. D. Wong, M. Srnec, M. L. Matthews, L. V. Liu, Y. Kwak, K.Park, C. B Bell III, E. E. Alp, J. Zhao, Y. Yoda, S. Kitao, M. Seto,C. Krebs, J. M. Bollinger Jr and E. I. Solomon: Nature 499, 320 (2013).プロフィール太田雄大Takehiro OHTA兵庫県立大学大学院生命理学研究科Department of Life Science, Graduate School of LifeScience, University of Hyogo〒679-5148兵庫県佐用郡佐用町光都1-1-1理化学研究所放射光科学総合研究センターRSC-兵庫県立大学リーディングプログラムセンターKouto, Sayo-cho, Sayo-gun, Hyogo 679-5148, Japane-mail：takehiro@sci.u-hyogo.ac.jp最終学歴：博士（工学）（京都大学, 2000）専門分野：生物無機化学現在の研究テーマ：振動分光法による金属酵素活性点の分子構造解析,構造と反応性の相関の定義瀬戸誠Makoto SETO京都大学原子炉実験所Research Reactor Institute, Kyoto University〒590-0494大阪府泉南郡熊取町朝代西2丁目2 Asashiro-Nishi, Kumatori-cho, Sennan-gun, Osaka590-0494, Japane-mail：seto@rri.kyoto-u.ac.jp最終学歴：博士（理学）（京都大学, 1993）専門分野：核物性,凝縮系物理現在の研究テーマ：核共鳴励起過程を用いた物質科学研究および測定手法の開発335