2017 Fiscal Year Annual Research Report
Photo-activated structural changes of bacterial sensory rhodopsin as revealed by photo-irradiation solid-state NMR
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15K06963
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
内藤 晶 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 名誉教授 (80172245)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ホボロドプシン / バクテリオロドプシン / 光駆動プロトン輸送 / 光信号伝達 / 光照射固体ＮＭＲ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細菌型光受容膜タンパク質は物質輸送や信号伝達に重要な役割を果たしている。レチナールを有する、レチナー結合膜タンパク質は光照射によりレチナールが励起されて光異性化を起こし、いくつかの中間体を経て元の基底状態に戻る光サイクルの間に光受容体としての機能が発現する。しかし、この時起こるタンパク質の構造変化と機能の相関については、不明な点が多い。本研究では光サイクル中に生成する光中間体を固体ＮＭＲによって観測し、レチナールとタンパク質の構造変化を検出するため、光照射固体NMR分光器の開発を行った。LED光を光源として、ＭＡＳ試料管内部から、NMR測定の間にも光照射が可能な、in situ光照射固体NMR測定装置を開発した。この光照射固体NMRを用いて、プロトン輸送活性をもつバクテリオロドプシン(bR)の変異体(Y185F-bR)を用いて、光サイクル中に生成するO-中間体やCS*-中間体のNMR信号を初めて観測することに成功した。次に負の光走性を示すホボロドプシン(ppR)について活性に重要なM-中間体の観測を試みた。この結果、緑色光照射により、2種類のM-中間体(M1,M2)に加えてN’-中間体およびO-中間体のNMR信号を観測することができた。特にN’-中間体は吸収極大がppR(G)と似ているため、観測が困難とされていたが、NMR信号ではN’-中間体, O-中間体、ppRを区別して観測することができた。この結果、光反応サイクル中では、M-中間体からO-中間体に転移し、その後平衡反応でN’-中間体が生成されることが判明した。このN’-中間体は13-cis配座を示した。bRの光サイクルではM-中間体からN-中間体に転移して、その後O-中間体へ転移するのに対して、ppRではO-中間体からN'-中間体転移するため、N’-中間体は信号伝達機能に関わっていることが判明した。
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Research Products
(30 results)
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[Presentation] Photo-intermediates in the photo-reaction pathways of bacteriorhodopsin as revealed by in-situ photo-irradiation solid-state NMR2017
Author(s)
K. Oshima, Y. Otani, A. Shigeta, Y. Makino, I. Kawamura, T. Okitsu, A. Wada, S. Tuzi, T. Iwasa, A. Naito
Organizer
ISMAR2017, Quebrc, Canada
Int'l Joint Research
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[Presentation] Dynamic structure and orientation of Melittin and alamethicin as revealed by solid-state NMR and MD simulation2017
Author(s)
A. Naito, T. Nagao, K. Norisada, N. Javkhlantugs, D. Mishima, D. Ishioka, K. Yokota, J. Wong, I. Kawamura, H. Saito, K. Ueda
Organizer
ISMAR2017, Quebrc, Canada
Int'l Joint Research
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