• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2023 Fiscal Year Annual Research Report

時間分解構造解析を補完する精密顕微分光計測

Planned Research

Project AreaNon-equilibrium-state molecular movies and their applications
Project/Area Number 19H05784
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

久保 稔  兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (90392878)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 木村 哲就  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (70506906)
古谷 祐詞  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80432285)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords時間分解X線結晶構造解析 / 時間分解紫外可視吸収分光 / 時間分解赤外分光 / 時間分解ラマン分光 / 時間分解蛍光分光 / 動的構造生物学
Outline of Annual Research Achievements

本新学術領域の目標の一つは、時間分解結晶構造解析(分子動画)を軸としたタンパク質のダイナミクス研究を他分野と複合的に融合させて、タンパク質を設計・制御・操作する新しい学問領域を形成することである。そこで本研究では、分子動画と時間分解分光法(紫外可視吸収分光、ラマン・赤外分光、蛍光分光)との相関的・補完的解析を推進し、分子動画と他手法との融合の先鞭をつける。
本研究では溶液測定に加えて、タンパク質微結晶を測定できる顕微測定技術を開発し、分子動画との相補解析を強く推進することを課題としてきたが、これまでに上記すべての分光法について顕微技術開発を完了している。これまでに、新規ロドプシン、ヘム酵素、DNAフォトリアーゼ、発光タンパク質等、分子動画研究の対象試料の分光計測を行い、昨年度までに成果をあげてきた。
本年度は、DNAフォトリアーゼの反応機構をさらに深く研究し、動物と植物とでDNA修復の光子数依存性に違いがあることを見出した。また、耐熱性ロドプシンについて、アスパラギン酸残基やグルタミン酸残基を介したプロトン輸送を時間分解赤外計測により明らかにした。また、ナトリウムポンプとしてはたらくKR2について、レチナールとの共有結合の重要性を明らかするほか、脱水時の可視吸収変化の分子機構もラマン分光等により明らかにした。その他、領域内共同研究として、温度ジャンプ分子動画計測や光化学系II中間体の分子動画計測の技術協力をした。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 8 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Oxygen-evolving photosystem II structures during S1-S2-S3 transitions2024

    • Author(s)
      Li Hongjie et al.
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 626 Pages: 670~677

    • DOI

      10.1038/s41586-023-06987-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Internal Proton Transfer in the Activation of Heliorhodopsin2024

    • Author(s)
      Singh Manish、Hashimoto Masanori、Katayama Kota、Furutani Yuji、Kandori Hideki
    • Journal Title

      Journal of Molecular Biology

      Volume: 436 Pages: 168273~168273

    • DOI

      10.1016/j.jmb.2023.168273

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mapping protein dynamics at high spatial resolution with temperature-jump X-ray crystallography2023

    • Author(s)
      Wolff Alexander M. et al.
    • Journal Title

      Nature Chemistry

      Volume: 15 Pages: 1549~1558

    • DOI

      10.1038/s41557-023-01329-4

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Concerted primary proton transfer reactions in a thermophilic rhodopsin studied by time-resolved infrared spectroscopy at high temperature2023

    • Author(s)
      Kuroi Kunisato、Tsukamoto Takashi、Honda Naoya、Sudo Yuki、Furutani Yuji
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics

      Volume: 1864 Pages: 148980~148980

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2023.148980

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Covalent Bond between the Lys-255 Residue and the Main Chain Is Responsible for Stable Retinal Chromophore Binding and Sodium-Pumping Activity of Krokinobacter Rhodopsin 22023

    • Author(s)
      Ochiai Shoha、Ichikawa Yuki、Tomida Sahoko、Furutani Yuji
    • Journal Title

      Biochemistry

      Volume: 62 Pages: 1849~1857

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.3c00168

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Protonation of Asp116 and distortion of the all-trans retinal chromophore in Krokinobacter eikastus rhodopsin 2 causes a redshift in absorption maximum upon dehydration2023

    • Author(s)
      Tomida Sahoko、Wada Akimori、Furutani Yuji
    • Journal Title

      Photochemical & Photobiological Sciences

      Volume: 22 Pages: 2499~2517

    • DOI

      10.1007/s43630-023-00464-8

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Time resolved spectroscopy for monitoring the protein dynamics in microcrystals2023

    • Author(s)
      Kubo Minoru
    • Organizer
      UK-Japan meeting on dynamic and time-resolved crystallography 2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Time-resolved IR characterization of the key intermediate in N2O generation by P450 NO reductase2023

    • Author(s)
      Kubo Minoru
    • Organizer
      8th Georgian Bay International Conference on Bioinorganic Chemistry (CANBIC-8)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Molecular Mechanisms of Microbial Rhodopsins Studied by Infrared Spectroscopy2023

    • Author(s)
      Furutani Yuji
    • Organizer
      8th Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy (TISRS2023)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of microfluidic mixers for time-resolved SFX and spectroscopy and their applications2023

    • Author(s)
      Kimura Tetsunari
    • Organizer
      UK-Japan meeting on dynamic and time-resolved crystallography 2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 光によるDNA修復のメカニズムと分子進化2023

    • Author(s)
      久保稔
    • Organizer
      第1回ATIコンファレンス バイオ単分子研究会
    • Invited
  • [Presentation] 時間分解振動分光による酵素中間体の化学構造解析2023

    • Author(s)
      久保稔
    • Organizer
      蛋白研セミナー「タンパク質のダイナミクスと機能」
    • Invited
  • [Presentation] 分光学から観たDNA光修復のメカニズム2023

    • Author(s)
      久保稔
    • Organizer
      高速分子動画オンラインセミナー
    • Invited
  • [Presentation] シトクロムc酸化酵素のプロトンポンプ活性評価を通したHigd1Aの機能的意義の解明2023

    • Author(s)
      佐藤航、柳澤幸子、新澤 -伊藤恭子、西田優也、長尾壮将、新谷泰範、久保稔
    • Organizer
      第49回生体分子科学討論会
  • [Presentation] Visible resonance Raman Study to elucidate the action mechanism of CHCHD2 for activating cytochrome oxidase2023

    • Author(s)
      亀井拓斗、柳澤幸子、島田敦広、Stephanie Gladyck、Siddhesh Aras、Maik Huettemann、Lawrence Glossman、久保稔
    • Organizer
      第61回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] 赤外分光計測による膜タンパク質のイオン輸送・透過機構の探究2023

    • Author(s)
      古谷祐詞
    • Organizer
      第23回日本蛋白質科学会年会ワークショップ「タンパク質の高速分子動画:実験と理論の協奏を目指して」
    • Invited
  • [Book] タンパク質の構造解析手法とIn silicoスクリーニングの応用事例(第1章 第6節「ラマン分光法の構造生物学的利用」分担執筆)2023

    • Author(s)
      久保稔, 山田大智
    • Total Pages
      530
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      978-486104-995-8

URL: 

Published: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi