2001 Fiscal Year Annual Research Report

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

Research Project

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 / イオンポンプ / 光サイクル / 光起電性 / 分光測定
Research Abstract	平成11年度は,実験装置・結果の解析系の改良をまず行った.従来の高時間分解能電気測定装置の入力インピーダンスをさらに高くして,測定可能な時間領域をのばすとともに,解析系のプログラムを移動平均を取りながら,間引き処理をするように改良した. 平成12-13年度は,H.salinarum由来のハロロドプシンを用いて,輸送イオンであるCl^-の濃度を広範囲に変化させて,どの反応ステップが輸送に関わっているかを詳細に検討した.その結果,H.salinarum由来のハロロドプシンは3MCl^-存在下でmsecとsub-msecのオーダーの時定数を持つ電荷移動を示した.Cl^-濃度を更に上げていくと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,信号強度も減少した.この結果は,遅い電荷移動の成分が,蛋白内部から表面へのCl^-移動に関与することを示す.そこで時定数の増加は,この表面にある結合部位が空の状態である確率に関係し,強度の減少は,エネルギー化状態が緩和することによるものと仮定して解析した結果,エネルギー化状態の寿命が,約90msecと見積もられた(現在投稿中). また,日立基礎研の大友純博士の協力を得て,shark株のハロロドプシンの野生型及びR108Q変異体を供与していただき,その起電性について検討した.その結果,従来Cl^-輸送に必須と言われていたR108をQに変異させたものでもCl^-濃度を非常に上げてやると起電性を示すこと,そのCl^-濃度依存性は見かけ上急峻な協同性を示すことなどが明らかになった. 一方イオンポンプの動作機構に関して確率的な要素を大幅に取り入れたモデルを構築した.現在,このモデルを拡張して自由エネルギーの概念を自然に取り込んで熱力学・統計力学との関連が明らかになるように改良中である.

Research Products

(13 results)

All Other

All Publications (13 results)

[Publications] Mitome, N, Ono, S., Suzuki, T, Shimabukuro, K, Muneyuki.E., Yoshida, M.: "Presence of phosphate at a catalytic site suppresses the formation of the MgADP inhibited form of F_1-ATPase"Eur.J.Biochem. 269. 53-60 (2002)
[Publications] Hirono-Hara, Y., Noji.H, Nishiura, M., Muneyuki, E., Hara, K-Y, Yasuda, R, Kinosita, K, Jr., Yoshida, M: "Pause and rotation of F_1-ATPase during catalysis"Proc. Natl Acad. Sci. USA. 98. 13649-13654 (2001)
[Publications] Shibata, A., ikema, H., Ueno, S., Muneyuki, E., Higuti, T.: "Alkane derivative-bacteriorhodopsin interaction : proton transport and protein structure"Colloids Surf B Biointerfaces. 22. 31-38 (2001)
[Publications] Eiro Muneyuki, Takaaki A., Fukami: "Properties of the stochastic energization-relaxation channel model for vectorial ion transport"Biophys.J.. 78. 1166-1175 (2000)
[Publications] Daichi Okuno, Makoto Asaumi, Eiro Muneyuki: "Chloride concentration dependency of the electrogenic activity of halorhodopsin"Biochemistry. 38. 5422-5429 (1999)
[Publications] Tsunoda, S.P., Muneyuki, E., Amano, T., Yoshida, M., Noji, H.: "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, T.Mogi: "Time-Resolved Measurements of Photovoltage Generation by Bacteriorhodopsin"J.Biochem. 125. 270-276 (1999)
[Publications] Yoshida, M. Muneyuki, E., Hisabori, T.: "ATP SYNTHASE-A MARVELLOUS ROTARY ENGINE OF THE CELL"Nature Review Molecular Cell Biology. 2. 669-677 (2001)
[Publications] Masaike, T., Noji, H., Muneyuki, E., Yassuda, R., Kinosita, Jr. K., Yoshida, M.: "Rotation of F^1-ATPase and the hinge residues of the β subunit"J. Exper. Biol. 203. 1-8 (2000)
[Publications] Muneyuki, E., Noji, H., Amano, T., Masaike. T, Yoshida, M.: "FoF^1-ATP synthase ; general structural features of "ATP-engine" and a problem on free energy transduction"Biochem. Biophys. Acta. 1458. 467-481 (2000)
[Publications] 宗行英朗, 吉田賢右: "熱揺らぎの中で働くナノ分子モーター"未来材料. 1・5. 2-5 (2001)
[Publications] 宗行英朗, 吉田賢右: "新ミトコンドリア学第一章 1・3エネルギー転換系と分子モーター"内海耕造・井上正康監修共立出版. 14-21 (2001)
[Publications] 久堀徹, 宗行英朗, 野地博行, 吉田賢右: "シリーズ・ニューバイオフィジックスII-3ポンプとトランスポーター第一章 ATP合成酵素"平田肇, 茂木立志編共立出版. 19-40 (2000)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

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

Principal Investigator

宗行 英朗 東京工業大学, 資源化学研究所, 助手 (80219865)

Research Products

[Publications] Mitome, N, Ono, S., Suzuki, T, Shimabukuro, K, Muneyuki.E., Yoshida, M.: "Presence of phosphate at a catalytic site suppresses the formation of the MgADP inhibited form of F_1-ATPase"Eur.J.Biochem. 269. 53-60 (2002)

[Publications] Hirono-Hara, Y., Noji.H, Nishiura, M., Muneyuki, E., Hara, K-Y, Yasuda, R, Kinosita, K, Jr., Yoshida, M: "Pause and rotation of F_1-ATPase during catalysis"Proc. Natl Acad. Sci. USA. 98. 13649-13654 (2001)

[Publications] Shibata, A., ikema, H., Ueno, S., Muneyuki, E., Higuti, T.: "Alkane derivative-bacteriorhodopsin interaction : proton transport and protein structure"Colloids Surf B Biointerfaces. 22. 31-38 (2001)

[Publications] Eiro Muneyuki, Takaaki A., Fukami: "Properties of the stochastic energization-relaxation channel model for vectorial ion transport"Biophys.J.. 78. 1166-1175 (2000)

[Publications] Daichi Okuno, Makoto Asaumi, Eiro Muneyuki: "Chloride concentration dependency of the electrogenic activity of halorhodopsin"Biochemistry. 38. 5422-5429 (1999)

[Publications] Tsunoda, S.P., Muneyuki, E., Amano, T., Yoshida, M., Noji, H.: "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, T.Mogi: "Time-Resolved Measurements of Photovoltage Generation by Bacteriorhodopsin"J.Biochem. 125. 270-276 (1999)

[Publications] Yoshida, M. Muneyuki, E., Hisabori, T.: "ATP SYNTHASE-A MARVELLOUS ROTARY ENGINE OF THE CELL"Nature Review Molecular Cell Biology. 2. 669-677 (2001)

[Publications] Masaike, T., Noji, H., Muneyuki, E., Yassuda, R., Kinosita, Jr. K., Yoshida, M.: "Rotation of F^1-ATPase and the hinge residues of the β subunit"J. Exper. Biol. 203. 1-8 (2000)

[Publications] Muneyuki, E., Noji, H., Amano, T., Masaike. T, Yoshida, M.: "FoF^1-ATP synthase ; general structural features of "ATP-engine" and a problem on free energy transduction"Biochem. Biophys. Acta. 1458. 467-481 (2000)

[Publications] 宗行 英朗, 吉田 賢右: "熱揺らぎの中で働くナノ分子モーター"未来材料. 1・5. 2-5 (2001)

[Publications] 宗行英朗, 吉田賢右: "新ミトコンドリア学第一章 1・3エネルギー転換系と分子モーター"内海耕造・井上正康監修共立出版. 14-21 (2001)

[Publications] 久堀 徹, 宗行英朗, 野地博行, 吉田賢右: "シリーズ・ニューバイオフィジックスII-3ポンプとトランスポーター 第一章 ATP合成酵素"平田肇, 茂木立志編共立出版. 19-40 (2000)

宗行英朗東京工業大学, 資源化学研究所, 助手 (80219865)

[Publications] 宗行英朗, 吉田賢右: "熱揺らぎの中で働くナノ分子モーター"未来材料. 1・5. 2-5 (2001)

[Publications] 久堀徹, 宗行英朗, 野地博行, 吉田賢右: "シリーズ・ニューバイオフィジックスII-3ポンプとトランスポーター第一章 ATP合成酵素"平田肇, 茂木立志編共立出版. 19-40 (2000)