Development of time-resolved methods for detection of fluctuations on energy and structure and for elucidating reaction mechanism

2010 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
• Project/Area Number: 20107003
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: TERAZIMA Masahide Kyoto University, 大学院・理学研究科, 教授 (00188674)
• Project Period (FY): 2008 – 2012
• Keywords: 揺らぎ / 生体分子 / 反応 / 機能

Research Abstract

本研究では、分子の持つ揺らぎやすさやエネルギー揺らぎ変化を時間分解し、過渡種の揺らぎとダイナミクスを結び付ける手法の開発と、実際に光受容タンパク質への適用を行う。こうした揺らぎの時間分解計測法を確立し、反応の進行に構造揺らぎがどのような役割を果たしているかを明らかにする。これらの手法を、動物・植物・細菌が持つ種々の光センサーに適用し、共通因子を明らかにすることにより、揺らぎがいかに機能と結びついているかという一般則を見出す。また、他グループとの共同研究を通して、揺らぎを制御するために必須の要因をアミノ酸残基単位で明らかにし、それがそのタンパク質の機能とどう関係しているかを明らかにする。その背景にある分子論的な要因を探る。
また、情報伝達過程と揺らぎとの関係を明らかにするために、拡散を用いて分子間相互作用ダイナミクスを検出し、ここで開発する時間分解揺らぎ検出法を組み合わることで、いかにして生体タンパク質は揺らぎを使ってタンパク質-タンパク質相互作用を制御しているかを明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Kinetics of conformational changes of the FKF1-LOV domain upon photoexcitation (2010)
  • Author(s): Y.Nakasone, K.Zikihara, S.Tokutomi, M.Terazima
  • Journal Title: Biophys.J. 99 Pages: 3831-3839
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] When is the helix conformation restored after the reverse reaction of Phototropin (2010)
  • Author(s): Y.Kawaguchi, Y.Nakasone, K.Zikihara, S.Tokutomi, M.Terazima
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. 132 Pages: 8838-8839
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oligomeric State-Dependent Conformational Change of a BLUF Protein TePixD (Tll0078) (2009)
  • Author(s): K.Tanaka, Y.Nakasone, K.Okajima, M.Ikeuchi, S.Tokutomi, M.Terazima
  • Journal Title: J.Mol.Biol. 386 Pages: 1290-1300
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reaction dynamics of halorhodopsin studied by time-resolved diffusion (2009)
  • Author(s): K.Inoue, M.Kubo, M.Demura, N.Kamo, M.Terazima
  • Journal Title: Biophys.J. 96 Pages: 3724-3734
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stability of dimer and domain-domain interaction of Arabidopsis phototropin 1 LOV2 (2008)
  • Author(s): Y.Nakasone, T.Eitoku, K.Zikihara, D.Matsuoka, S.Tokutomi, M.Terazima
  • Journal Title: J.Mol.Biol. 383 Pages: 904-913
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Role of water-protein interaction for the function of biological proteins (2010)
  • Author(s): M.Terazima
  • Place of Presentation: Pacifichem, Honolulu, USA
  • Year and Date: 20101215-20101220
• [Presentation] タンパク質反応における時間分解揺らぎ検出の試み (2010)
  • Author(s): 寺嶋正秀
  • Organizer: 日本物理学会年会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] Time-resolved observation of protein-protein interaction between blue-light receptor PixD and response regulator PixE (2010)
  • Author(s): K.Tanaka, Y.Nakasone, K.Okajima, M.Ikeuchi, S.Tokutomi, M.Terazima
  • Organizer: 生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 20100920-20100922
• [Presentation] 青色光センサータンパク質PixDの光誘起反応ダイナミクス (2010)
  • Author(s): 田中啓介、岡島公司、池内昌彦、徳富哲、寺嶋正秀
  • Organizer: 第4回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 20100914-20100917
• [Presentation] 分子拡散の時間分解検出による光回復酵素のDNA光修復反応機構の解明 (2010)
  • Author(s): 近藤正人、人見研一、山元淳平、藤堂剛、岩井成憲、E.D.Getzoff, 寺嶋正秀
  • Organizer: 第90回日本化学会年会
  • Place of Presentation: 近畿大学
  • Year and Date: 20100326-20100329
• [Book] 揺らぎと生体機能(生体分子の反応中の揺らぎをとらえる分子科学手法)(寺嶋正秀監修)メディカルバイオ別冊 (2010)
  • Author(s): 寺嶋正秀
  • Total Pages: 10-16
  • Publisher: オーム社
• [Book] 可視・紫外分光法 (2009)
  • Author(s): 寺嶋正秀・馬場正昭・冨宅喜代一・星野幹雄・松本剛昭・宮崎芳雄・西澤潔 共著
  • Publisher: 講談社サイエンティフィック
• [Book] Water and Biomolecules(Time-resolved detection of intermolecular interaction of photosensor proteins)(M.Terazima, Physical Chemistry of Life Phenomena, Eds.) (2009)
  • Author(s): K.Kuwajima, Y.Goto, F.Hirata, M.kataoka, M.Terazima
  • Total Pages: 149-172
  • Publisher: Springer
• [Remarks] ホームページ
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/hikari/index.html