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膜タンパク質の非天然状態の構造・物性と巻戻り中間体測定システムの構築

Research Project

Project/Area Number 16770111
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biophysics
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

園山 正史  名古屋大学, 大学院工学研究科, 助教授 (40242242)

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
Fiscal Year 2006: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2005: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywordsタンパク質 / 膜タンパク質 / 天然構造 / 非天然構造 / フォールディング / 安定性 / 巻き戻り / バクテリオオプシン / 非天然状態 / 機能中間体 / 変性中間体 / 赤外分光 / ラマン分光
Research Abstract

タンパク質の構築原理解明を最終的な目的として、膜タンパク質の代表的な基本構造である7本膜貫通ヘリックスをもつバクテリオロドプシン(bR)を対象に、本来機能の発現を引き起こす可視光照射が、光退色という機能不全につながることが報告されている、非天然状態の構造・物性、およびバクテリオオプシン(bO)からの再生に関する研究を行ってきた。本年度は、非天然状態に関する研究では、中性リン脂質Dimyristoylphosphatidylcholine(DMPC)に再構成したbRについて、レーザーフラッシュフォトリシスを用いて光機能サイクルを調べた。脂質二重膜がゲル相にある5℃では、bRの光サイクルは天然紫膜に類似したものであったが、液晶相に相当する30℃では、中間体の生成、消滅に顕著な違いが見られた。特に、プロトン移動に関連する、タンパク質の大きな構造変化が予想されるM中間体において、興味深い挙動が見られた。今後のさらに精密な実験と解析により、合成脂質膜中にある非天然bRの光サイクルの特徴を明らかにすることが期待できる。
bOとレチナールの混合によるbR再生実験では、静電相互作用の遮蔽の影響を見るために、最終的な再生率および再生killeticsにおける塩(NaCl)濃度依存性を調べた。最終的な再生率は、いずれの塩濃度においてもほぼ一定であった。一方、再生の速度論的解析によると、いずれの場合も再生は2つの異なる速度成分で記述できるが、塩濃度の増加に伴い、遅い成分が増えることがわかった。遅い成分に対応すると考えられる、bO分子の構造揺らぎを考慮した解析を、現在さらに試みている。

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2006 2005 2004

All Journal Article (13 results)

  • [Journal Article] Heterogeneity in regeneration of bacteriorhodopsin from bacterio-opsin and all-trans retinal at high temperatures. Implications for dynamic structural fluctuations2006

    • Author(s)
      H.Sugiyama, M.Sonoyama, G.D.Ghimire, S.Mitaku
    • Journal Title

      Biosci. Biotech. Biochem. 70・6

      Pages: 1350-1350

    • NAID

      10018529921

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    • Author(s)
      T.Uchiyama, M.Sonoyarna, Y.Hamada, M.Komatsu, R.K.Dukor, L.A.Nafie, K.Oosawa
    • Journal Title

      Vib. Spectrosc. 42・2

      Pages: 192-194

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    • Author(s)
      O.Endo, T.Furuta, H.Ozaki, M.Sonoyama, Y.Mazaki
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B 110・26

      Pages: 13100-13106

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    • Author(s)
      T.Karneda, T.Niizeki, M.Sonoyama
    • Journal Title

      Biosci. Biotech. Biochern. (印刷中)

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  • [Journal Article] Heterogeneity in regeneration of bacteriorhodopsin from bacterio-opsin and all-trans retinal at high temperatures. Implications for dynamic structural fluctuation.2006

    • Author(s)
      Sugiyama, H.et al.
    • Journal Title

      Biosci.Biotech.Biochem. (印刷中)

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    • Author(s)
      Sasaki, T.et al.
    • Journal Title

      Photochem.Photobiol. 81

      Pages: 1131-1137

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      Ghimire, G.D.et al.
    • Journal Title

      Biosci.Biotech.Biochem. 69

      Pages: 252-254

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    • Author(s)
      G.D.Ghimire et al.
    • Journal Title

      Biosci.Biotech.Biochem. 69・1

      Pages: 252-254

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    • Author(s)
      M.Sonoyama, S.Mitaku
    • Journal Title

      J.Phys.Chem.B. 108・50

      Pages: 19496-19500

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    • Author(s)
      M.Sonoyama et al.
    • Journal Title

      Vib.Spectrosc. 35・1-2

      Pages: 115-119

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      Y.Yokoyama et al.
    • Journal Title

      Proteins : Structure, Function, and Bioinformatics 54・3

      Pages: 442-454

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      M.Shibakami et al.
    • Journal Title

      J.Phys.Soc.Jpn. 73・12

      Pages: 3484-3488

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Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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