生命系放射光利用システム開発ユニット

タンパク質結晶構造解析は放射光からの高輝度かつ波長可変なＸ線の利用により、飛躍的な進歩を遂げました。第３世代放射光施設SPring-8においても、挿入光源などから発する超高輝度放射光を利用して構造生物学研究に大きな成果を上げています。また2012年より共用を開始したX線レーザー光施設SACLAにおいても、その特長を生かしたさまざまな利用実験が展開されています。当ユニットは、SPring-8の理研構造生物学研究用ビームラインを中心に、微小結晶や超格子結晶等の高難度結晶構造解析や超高分解能構造解析などの極限結晶構造解析に向けた、ビームライン光学系や実験ステーションの装置技術開発や、迅速回折強度データ収集システムの構築等の利用技術開発を進めています。またこれらの要素技術を基に建設した超高輝度マイクロビームビームライン、理研ターゲットタンパクビームライン（BL32XU）をはじめ、計４本の構造生物学研究用ビームライン(BL26B1&B2, BL45XU)の管理・運転も行っています。さらにXFELの超高輝度、短パルス性能を利用した無損傷結晶構造解析やクライオX線回折イメージング等、SACLAにおける生命科学研究の推進を目指した装置、技術開発や実験手法の開発も行っています。

研究テーマ

• 放射光ビームライン実験装置の高度化にむけた技術開発
• 構造生物学研究にむけた新規手法開拓のための研究開発
• Ｘ線結晶構造解析による構造生物学研究
• 理研構造生物ビームラインの維持管理
• XFELを利用した新規測定手法の研究開発

主要論文

1. Hideaki E. Kato, Feng Zhang, Ofer Yizhar, Charu Ramakrishnan, Tomohiro Nishizawa, Kunio Hirata, Jumpei Ito, Yusuke Aita, Tomoya Tsukazaki, Shigehiko Hayashi, Peter Hegemann, Andrés D. Maturana, Ryuichiro Ishitani, Karl Deisseroth, Osamu Nureki:
   "Crystal structure of the channelrhodopsin light-gated cation channel"
   Nature 482, 369-374 (2012)
2. Murakami, H., Ueno, G., Shimizu, N., Kumasaka, T., and Yamamoto, M.:
   "Upgrade of automated sample exchanger SPACE"
   J. Appl. Cryst. 25, 234-238 (2012)
3. Hirata, K., Ueno, G., Nisawa, N., Kawano, Y, Hikima, T., Shimizu, N., Kumasaka, T., Yumoto, H., Tanaka, T., Takahashi, S., Takeshita, K., Ohashi, H., Goto, S., Kitamura, H., and Yamamoto, M.:
   "New Microbeam Beamline at SPring-8, Targeting at Protein Microcrystallography"
   AIP Conference Proceedings 1234, pp. 893-896 (2010)
4. Hasegawa, K., Hirata, K., Shimizu, T., Shimizu, N., Hikima, T., Baba, S., Kumasaka, T., and Yamamoto, M.:
   "Development of a shutterless continuous rotation method using an X-ray CMOS detector for protein crystallography"
   J. Appl. Cryst. 42, 1165-1175 (2009)
5. Okazaki N., Hasegawa K., Ueno G., Murakami H., Kumasaka T., and Yamamoto M.:
   "Mail-in data collection at SPring-8 protein crystallography beamlines"
   J. Synchrotron Rad.15, 288-291 (2008)
6. Shimizu N., Hirata K., Hasegawa K., Ueno G., and Yamamoto M.:
   "Dose dependence of radiation damage for protein crystals studied at various X-ray energies"
   J. Synchrotron Rad.14, 4-10 (2007)
7. Muramoto, K., Hirata, K., Shinzawa-Itoh, K., Yoko-o, S., Yamashita, E., Aoyama, H., Tsukihara, T., and Yoshikawa, S.:
   "A histidine residue acting as a controlling site for dioxygen reduction and proton pumping by cytochrome c oxidase"
   PNAS, 17;106(7):2165-9 (2007)
8. Ueno, G., Kanda, H., Hirose, R., Ida, K., Kumasaka, T., and Yamamoto, M.:
   "RIKEN structural genomics beamlines at the SPring-8; high throughput protein crystallography with automated beamline operation."
   J. Structural and Functional Genomics 7, 15-22 (2006)
9. Hirata, K., Muraoka, S., Suenaga, K., Kuroda, T., Kato, K., Tanaka, H., Yamamoto, M., Takata, M., Yamada, K., and Kigoshi, H.:
   "Structure basis for antitumor effect of aplyronine A."
   J. Mol. Biol. 356, 945-954 (2006)
10. Kumasaka, T., Yamamoto, M., Yamashita, E., Moriyama, H., and Ueki, T.:
    "Trichromatic concept optimizes MAD experiments in synchrotron X-ray rystallography."
    STRUCTURE, 10, 1205-1210 (2002)