高時間分解能電気測定・分光測定によるハロロドプシンのポンプ機能の解明

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11680653
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 宗行 英朗 東京工業大学, 資源化学研究所, 助手 (80219865)
• Keywords: ハロロドプシン / フォトサイクル / 電荷移動

Research Abstract

ハロロドプシンは高度好塩菌のもつレチナール膜タンパク質であり,光の吸収によりCl^-を菌体内に輸送する.
このハロロドプシンによるイオン輸送機光を解明するために以下の研究を行った.
H.salinarum由来のハロロドプシンを含む細胞膜画分をコンデンサーフィルム用薄膜(東レ,ルミラー,0.9μm厚)に吸着させた系を用いCl^-濃度を様々に変えて,発生する光電流の値を測定した.その結果,電流量はCl^-に対してベル型の依存性を示し,マルチイオンチャンネルの透過性から期待されるような形を示すことがわかった.また,レーザーパルスによる光電圧発生の時間分解測定の結果,バクテリオロドプシンが10μsecのオーダーとmsecのオーダーの二種類の電荷移動を示すのに対し,ハロロドプシンではmsecとsub-msecのオーダーでの電荷移動が観察された.この電荷移動は,光反応サイクルとの比較から,N中間体生成と崩壊に対応するものと思われる.更に光電圧発生の時間分解測定を様々なCl^-濃度で行い,時間分解吸収分光測定,時間分解蛍光分光測定の結果との対比を試みた.その結果,Cl^-濃度を上げていくとmsecの時間領域で起こる電荷移動が顕著に遅くなることが観察された.更にその信号強度もCl^-濃度依存性を示し,光電流測定の結果と良い相関が見られた.それに対して,sub-msecの時間領域で起こる電荷移動については,S/N比の問題もあり,Cl^-濃度とのはっきりとした相関は今のところ見いだせていない.この結果は,遅い電荷移動の成分が蛋白内部のCl^-結合部位から吐き出し口にある結合部位へのCl^-の移動に関与していることを示唆する.

Research Products

• [Publications] Eiro Muneyuki and Takaaki A.Fukumi: "Properties of the stochastic energization-relaxation channel model for vectorial ion transport"Biophys J,in press. 78(3). (2000)
• [Publications] Tomoko Masaike,Hiroyuki Noji,Eiro Muneyuki,Ryohei Yassuda,Kazuhiko Kinosita Jr.and Masasuke Yoshida: "Rotation of F_1-ATPase and the hinge residues of theβsubunit"J.Exper.Biol... 203. 1-8 (2000)
• [Publications] Eiro Muneyuki,Hiroyuki Noji,Toyoki Amano,Tomoko Masaike and Masasuke Yoshida: "FoF_1-ATP synthase ; general structural features of "ATP-engine" and a problem on free energy transduction"Biothim.Biophys.Acta in press. (2000)
• [Publications] Toyoki Amano,Tadashi Matsui,Eiro Muneyuki,Hiroyuki Noji: "α_3β_3γ Complex of F_1-ATPase from thermophilic Bacillus PS3 can maintain steady-state ATP hydrolysis activity depending on the number of non-catalytic sites"Biochem.J.. 343. 135-138 (1999)
• [Publications] Dirk Bald,Eiro Muneyuki,Toyoki Amano,Jochen Kruip,Toru: "The noncatalytic site-deficient α_3β_3γ subcomplex and FoF_1-ATP synthase can continuously catalyze ATP hydrolysis when Pi is present"Eur.J.Biochem.. 262. 563-568 (1999)
• [Publications] Daichi Okuno,Makoto Asaumi and Eiro Muneyuki: "Chloride concentration dependency of the electrogenic activity of halorhodopsin"Biochemistry. 38. 5422-5429 (1999)
• [Publications] Satoshi P.Tsunoda,Eiro Muneyuki,Toyoki Amano,Masasuke Yoshida and Hiroyuki Noji: "Cross-linking of Two Subunits in the Closed Conformation in F_1-ATPase"J. Biol.Chem.. 274. 5701-5706 (1999)
• [Publications] E.Muneyuki,C.Shibazaki,H.Ohtani,D.Okuno,M.Asaumi and T.Mogi: "Time-Resolved Measurements of Photovoltage Generation by Bacteriorhodopsin and Halorhodopsin Adsorbed on a Thin Polymer Film"J.Biochem.. 125. 270-276 (1999)