In order to elucidate the relation between the function and the structure of the protein, it is necessary to determine the three-dimensional structure by X-ray structure analysis. Although crystallization of protein is indispensable to the X-ray analysis, it is usually difficult to acquire the crystallized sample of the protein. In this presentation, I will introduce a report on the crystallization of lysozyme by the light irradiation. In this reports, it was found that the lysozyme crystals were observed by irradiating UV(280 nm) light in supersaturated lysozyme solution for 60 s, while visible light irradiation did not to lead to the crystallization. On this excitation wavelength dependence, the authors pointed out that the absorption of the light by the tryptophan residues in the lysozyme took an important role in the crystallization. The excitation intensity dependence and analysis of the excited state dynamics by means of the time-dependent measurements led the conclusion that the reaction of radical species of the tryptophan resides produced in the excited state induced the nucleation of the crystallization process. The relation between the formation of this radical and the activity of the enzyme as well as the details of the mechanisms of the crystallization will be introduced in the presentation.

　 タンパク質の持つ優れた機能とその構造との相関を解明するためには、Ｘ線結晶構造解析によるタンパク質の三次元構造決定が必要である。そのためにはタンパク質の結晶化が必須であるが、この工程には定法がなく、汎用性の高いタンパク結晶生成方法の出現が待ち望まれている。今回紹介する論文において、著者らは光照射によるリゾチームの結晶化が促進されることを見出し、その詳細な機構解明を行っている。過飽和状態のリゾチーム溶液に、波長280nmの紫外光を60秒間照射すると結晶化が起こり、照射時間の増加と共に析出結晶数が増加した。可視光照射では結晶化が起こらず、リゾチームが強い吸収を示す紫外光照射時にのみ結晶化促進が見られたことから、本機構にはリゾチームの励起状態が関与していると推察された。リゾチーム酵素活性の照射光強度依存性から、逐次2光子過程で進む酵素活性の低下が確認され、励起光の光子密度と合わせて考えると、１光子吸収により生成する長寿命の中間体の存在が示唆された。実際、過渡吸収測定よりリゾチームのトリプトファン残基がラジカル化した長寿命中間体が検出され、本結晶化にはこの長寿命中間体が関与していることが明らかとなった。発表ではこの結晶化促進メカニズムについてより詳細に議論する。

Tetsuo Okutsu, Kenji Furuta, Crystal Growth & Design, Vol.6 (2006) 1631-1635