理化学研究所,東北大学,高輝度光科学研究センター,東京大学,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和６年２月２８日

理化学研究所
東北大学
高輝度光科学研究センター
東京大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

解析が難しい微小結晶試料の構造を高精度で解明

～新規の薬剤候補物質や有機半導体材料の分子構造解明に貢献～

理化学研究所（理研） 放射光科学研究センター 生体機構研究グループの高場 圭章 基礎科学特別研究員（研究当時）、ＳＡＣＬＡ ビームライン基盤グループ イメージング開発チームの眞木 さおり 研究員、生体機構研究グループの米倉 功治 グループディレクター（東北大学 多元物質科学研究所 教授）、ＳＡＣＬＡ ビームライン基盤グループ ビームライン開発チームの井上 伊知郎 研究員、ＳＡＣＬＡ ビームライン基盤グループの矢橋 牧名 グループディレクター、高輝度光科学研究センター ＸＦＥＬ利用研究推進室の登野 健介 チームリーダー、東京大学 大学院工学系研究科 化学生命工学専攻の森本 淳平 講師、山東 信介 教授らの共同研究グループは、Ｘ線自由電子レーザー（ＸＦＥＬ）を、構造解析が難しい微小結晶試料に応用する技術を開発し、薬剤候補物質や有機半導体材料などの分子構造決定に成功しました。

本研究成果は、有機化合物の立体構造、化学的性質、機能のより詳しい理解を進め、創薬や材料開発に役立つと期待できます。

有機合成化学、薬学、材料科学などの分野では大きな結晶が得られない化合物が多く、小さな結晶の構造解析技術が重要です。電子線はＸ線に比べて試料に数万倍も強く散乱されるため、微小結晶の構造解析に利用されています。しかし、電子回折には厚い結晶への適用の制限や、得られるデータの品質が劣るという欠点があります。

今回、ＸＦＥＬ施設「ＳＡＣＬＡ」を用いて、大きな結晶を作りにくく、かつ結晶の方位に偏りがあるなどの性質から、解析が困難だった化合物の構造を決定しました。ここではＸＦＥＬのデータ処理に、電子線から得た分子の並びについての情報を与えることで高い効率の解析が実現できました。開発した手法により、広範な分野の難解なターゲットに対しても優れた品質の構造情報が得られます。

本研究は、科学雑誌「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ」オンライン版（２０２４年２月２８日付）に掲載されます。

本研究は、日本学術振興会（ＪＳＰＳ） 科学研究費助成事業 若手研究「電子線を利用したタンパク質の分子内電荷の決定（研究代表者：高場 圭章、２０Ｋ１５７６４）」、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 未来社会創造事業 探索加速型「超原子座標構造の可視化による創薬の革新（研究代表者：米倉 功治、ＪＰＭＪＭＩ２３Ｇ２）」、同 戦略的創造推進事業 ＣＲＥＳＴ「実験・計算・データ科学融合による塗布型電子材料の開発（研究代表者：長谷川 達生、ＪＰＭＪＣＲ１８Ｊ２）」、同 ＰＲＥＳＴＯ「サブナノ有機ブロックの配列による有機構造体の緻密設計（研究代表者：森本 淳平、ＪＰＭＪＰＲ２１ＡＦ）」などの助成を受けて行われました。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Comprehensive application of XFEL micro crystallography for challenging targets in various organic compounds”
ＤＯＩ：10.1021/jacs.3c11523

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Comprehensive Application of XFEL Microcrystallography for Challenging Targets in Various Organic Compounds”

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