分子生理学的解析から探る膜蛋白質複合体の機能発現機構

• Project/Area Number: 19870010
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 須藤 雄気 名大, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (10452202)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,125,000 (Direct Cost: ¥2,720,000、Indirect Cost: ¥405,000); Fiscal Year 2008: ¥1,755,000 (Direct Cost: ¥1,350,000、Indirect Cost: ¥405,000); Fiscal Year 2007: ¥1,370,000 (Direct Cost: ¥1,370,000)
• Keywords: 生物物理 / 分子認識 / シグナル伝達 / 膜蛋白質 / 受容体

Research Abstract

1)SRII-HtrII膜蛋白質複合体を介した光情報伝達(忌避応答)
代表者らは、これまでSRII-HtrIIを介した細菌の光忌避行動について、生化学的・生理学的検討を行ってきた。今年度は、固体NMRを用いたSRII-HtrIIの相互作用解析(雑誌論文7)、溶液NMRを用いたHtrIIの部分構造の決定(雑誌論文6)、安定な活性型中間体の発見(雑誌論文2)、赤外分光法(FTIR)を用いた構造変化の解析(雑誌論文5)を行った。さらに得られた結果を基に、様々な変異体での比較解析から構造変化と忌避応答性に相関があることを見出した(雑誌論文1)。この結果は、Biochemistry誌の注目論文(Hot Article)として掲載される予定である。
2)SRI-HtrI膜蛋白質複合体を介した光情報伝達(誘因応答)
上記SRII-HtrIIを介した忌避応答機構に比べ、SRI-HtrIを介した光誘因応答に関する解析は著しく遅れている。今年度は、構造変化解析に優れたFTIR分光法を用いて、SRI-HtrI複合体の構造変化解析を行った(雑誌論文4)。また、これまで用いてきたSRIが極めて不安定であることから、古細菌、真正細菌で新たなSRI遺伝子を探索し、発現を試みたところ、真正細菌であるSalinibacter ruberから極めて安定なSRIを単離することに成功した(論文投稿中)。このように、誘因応答メカニズムについてもその分子機構を理解できる目処がたってきた。
3その他光受容体解析
イオンポンプであるバクテリオロドプシン(BR)をSRII型へ機能転換した論文(2006年Sudo and Spudich, PNAS)が注目され、機能変換を通じた機能「創出」から蛋白質由来の人工光素子構築を目指している。今年度は、クロライドポンプであるハロロドプシン(HR)からSRIIへの機能変換を試みた(雑誌論文3)。上述の通り誘因レセプターも研究対象と出来る目処がつき、これまで知られているレセプター間での機能改変を行っている。

Research Products

• [Journal Article] Steric Constraint in the Primary Photoproduct of Sensory Rhodopsin II is Prerequisite for Light-Signal Transfer to HtrII (2008)
  • Author(s): Ito M, Sudo Y, Furutani Y, Okitsu T, Wada A, Homma M, Spudich J.L, Kandori H
  • Journal Title: Biochemistry (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Long-lived M-like state of phoborhodopsin which mimics the active state (2008)
  • Author(s): Sudo Y, Nishihori T, Iwamoto M, Shimono K, Kojima C, Kamo N
  • Journal Title: Biophysical Journal (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protein-Protein Interaction of a Pharaonis Halorhodopsin Mutant Forming a Complex with Pharaonis Halobacterial Transducer Protein II Detected by Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (2008)
  • Author(s): Furutani Y, Ito M, Sudo Y, Kamo N, Kandori H
  • Journal Title: Photochemistry and Photobiology (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural changes of sensory rhodopsin I and its transducer protein are dependent on the protonated state of Asp76 (2008)
  • Author(s): Furutani Y, Takahashi H, Sasaki J, Sudo Y, Spudich JL, Kandori H
  • Journal Title: Biochemistry 47 Pages: 2875-2883
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural changes in the O-decay accelerated mutants of pharaonis phoborhodopsin (2008)
  • Author(s): Sudo Y, Furutani Y, Iwamoto M, Kamo N, Kandori H
  • Journal Title: Biochemistry 47 Pages: 2866-2874
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural analysis of the phototactic transducer protein HtrII linker region from Natronomonas pharaonis (2007)
  • Author(s): Hayashi K, Sudo Y, Jee J, Mishima M, Hara H, Kamo N, Kojima C
  • Journal Title: Biochemistry 46 Pages: 14380-14390
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Participation of the surface structure of Pharaonis phoborhodopsin, ppR and its A149S and A149V mutants, consisting of the C-terminal alpha-helix and E-F loop, in the complex-formation with the cognate transducer pHtrII, as revealed by site-directed 13C solid-state NMR (2007)
  • Author(s): Kawamura I, Ikeda Y, Sudo Y, Iwamoto M, Shimono K, Yamaguchi S, Tuzi S, Saito H, Kamo N, Naito A
  • Journal Title: Photochemistry and Photobiology 83 Pages: 339-345
  • Peer Reviewed
• [Presentation] バクテリアの走光性メカニズム (2008)
  • Author(s): 須藤雄気
  • Organizer: 2007年度・べん毛交流会
  • Place of Presentation: 関西セミナーハウス
  • Year and Date: 2008-03-05
• [Presentation] シンポジウム「膜蛋白質を介したエネルギー・情報変換機構を若手研究者が深く考える」膜蛋白質間相互作用による光情報伝達を考える (2007)
  • Author(s): 須藤雄気(兼シンポジウムオーガナイザー)
  • Organizer: 日本生物物理学会第45年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-23
• [Presentation] Na^+駆動型べん毛モーターの固定子複合体,PomA/PomBのFTIR解析 (2007)
  • Author(s): 須藤雄気, 北出祐也, 古谷祐詞, 小嶋勝, 小嶋誠司, 神取秀樹, 本間道夫
  • Organizer: 日本生物物理学会第45年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-22
• [Presentation] 古細菌における光利用戦略:エネルギー産生と情報変換の使い分け (2007)
  • Author(s): 須藤雄気
  • Organizer: 生理研研究会
  • Place of Presentation: 自然科学研究機構・生理学研究所
  • Year and Date: 2007-09-06
• [Presentation] 光センサーに変換したバクテリオロドプシンの構造と構造変化 (2007)
  • Author(s): 須藤雄気, 古谷祐詞, 神取秀樹, John L. Spudich
  • Organizer: 光生物学協会第14年会
  • Place of Presentation: 奈良先端科学技術大学院大学
  • Year and Date: 2007-07-30
• [Presentation] イオンポンプから忌避応答センサーへの機能分化機構 (2007)
  • Author(s): 須藤雄気, John L. Spudich
  • Organizer: 日本生化学会中部支部会第71回例会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2007-05-19