Structural analysis of various light-driven reaction mechanisms of light-sensitive proteins.

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Non-equilibrium-state molecular movies and their applications
• Project/Area Number: 19H05779
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: Park SamYong 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (20291932)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梅名 泰史 名古屋大学, シンクロトロン光研究センター, 准教授 (10468267) ; 別所 義隆 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 客員研究員 (70242815)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2024-03-31
• Keywords: cGMP光産生酵素 / 光反応酵素 / X線自由電子レーザー

Outline of Final Research Achievements

Since the static structure of the light-sensitive adenylate cyclase (OaPAC) was already known from single crystals, we sought to improve the crystallization conditions for the preparation of microcrystals. X-ray diffraction experiments at room temperature at the Swiss Light Source revealed crystals floating on a film in the ultrasonic range with a resolution of 2.2-2.4 A. The results of the analysis showed that the BLUF domain was not affected by the crystallization conditions. The analysis showed that the movement of flavin and the neighboring residue Gln48 in the BLUF domain were observed to approach each other, and that the movement of Gln48 was completed after 3 seconds.

Free Research Field

構造生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光によって感応、応答するタンパク質には、動物や植物などに広く分布する発色団を含み、生命維持に関与するなど重要な役割を果たすものが知られる。近年では、こうした光感受性タンパク質を利用して、細胞などの光操作する技術に応用され、これまでに多くの生理現象の解明に利用されてきた。中でも、光遺伝学は、細胞や組織の生理機能を明らかにするための非常に強力な研究手法であると同時に、疾病の治療への応用の観点からも注目されている。