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2008 Fiscal Year Annual Research Report

ロドプシン群の共通構造モチーフの解析

Research Project

Project/Area Number 19370065
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

神山 勉  Nagoya University, 大学院・理学研究科, 教授 (30170210)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 村上 緑  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教 (20324387)
井原 邦夫  名古屋大学, 遺伝子実験施設, 助教 (90223297)
Keywordsバクテリオロドプシン / アーキロドプシン / イカロドプシン / X線結晶構造解析 / イオンポンプ / Gタンパク質共役レセプター / ハロロドプシン / レチナールタンパク質
Research Abstract

(1)古細菌由来の光駆動プロトン輸送体であるバクテリオロドプシンの3次元結晶を用いてタンパク質内空隙への希ガスの封入の様子を明らかにした。また、希ガスの結合がプロトン輸送サイクルの反応に及ぼす影響を定量的に測定し、その結果を基に「レチナールの光異性化→水分子の再配置→プロトン移動→情報伝達」という反応スキームについて考察した。
(2)バクテリオロドプシンの3次元結晶内における光反応を調べ、反応中間体の一つであるM中間体の寿命が結晶格子力により顕著に長くなることを見出した。結晶析出剤の濃度を下げることで結晶格子力の影響が低減することを示し、この結果を構造情報とも併せて考察し、タンパク質表面から突き出たループの動きが抑えられるとM中間体からN中間体への遷移が遅くなることを明らかにした。この性質を利用して、M中間体の構造のpH依存性を調べ、プロトン放出グループについての論じた。
(3)アーキロドプシン(別種の古細菌で見つかった光駆動プロトン輸送体)の3次元結晶(空間群P6_3)がアルカリpHでも安定に保たれることを利用して、アルカリpHで長寿命となるN中間体を捕捉し、その構造に関する情報を得た。
(4)ハロロドプシン(=光駆動塩素イオン輸送体)を大量に発現する高度好塩菌の変異体から目的のタンパク質を選択的に抽出する方法を開発するとともに、膜融合法を利用して3次元結晶を得、2.5Aの分解能で構造を求めた。
(5)視物質イカロドプシンの結晶構造解析を2.5Aの分解能で決定した。得られた構造情報を基にイカロドプシンの活性化機構について論じた。

  • Research Products

    (19 results)

All 2009 2008

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Functionally important structural elements of the cyanobacterial clock-related protein Pex2009

    • Author(s)
      S. Kurosawa, R. Murakami, K. Onai, M. Morishita, D. Hasegawa, R. Iwase, T. Uzumaki, F. Hayashi, T. Kitaima-Ihara, S. Sakata, M. Murakami, T. Kouyama, M. Ishiura
    • Journal Title

      Genes Cells 14

      Pages: 1-16

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 視物質および古細菌型ロドプシンの結晶化2009

    • Author(s)
      神山勉
    • Journal Title

      日本結晶学会誌 51

      Pages: 107-111

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 新しい光受容体の作動機構2009

    • Author(s)
      神山勉
    • Journal Title

      パリティ 24

      Pages: 68-70

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of xenon binding to a hydrophobic cavity on the proton pumping cycle in bacteriorhodopsin2008

    • Author(s)
      N. Hayakawa, T. Kasahara, D. Hasegawa, K. Yoshimura, M. Murakami, T. Kouyama
    • Journal Title

      J. Mol. Biol. 384

      Pages: 812-823

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal structure of squid rhodopsin2008

    • Author(s)
      M. Murakami, T. Kouyama
    • Journal Title

      Nature 453

      Pages: 363-367

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural role of bacterioruberin in the trimeric structure of archaerhodopsin-22008

    • Author(s)
      K. Yoshimura, T. Kouyama
    • Journal Title

      J. Mol. Biol. 375

      Pages: 1267-1281

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A halorhodopsin-overproducing mutant isolated from an extremely haloalkaliphilic archaeon Natronomonas pharaonis2008

    • Author(s)
      K. Ihara, A. Narusawa, K. Maruyama, M. Takeguchi, T. Kouyama
    • Journal Title

      FEBS Lett. 582

      Pages: 2931-2936

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] イカロドプシン光反応初期中間体の構造解析2009

    • Author(s)
      村上緑, 神山勉
    • Organizer
      第4回日本生物物理学会中部支部討論会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2009-03-31
  • [Presentation] イカロドプシン光異性化反応の構造解析2009

    • Author(s)
      村上緑
    • Organizer
      シンポジウム : 名大の生物物理の生誕50周年
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2009-03-26
  • [Presentation] 好アルカリ性好塩菌由来Natronomonas pharaonisのハロロドプシンの結晶化2008

    • Author(s)
      竹口優、成澤明洋、井原邦夫、神山勉
    • Organizer
      日本生物物理学会第46回年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20081203-05
  • [Presentation] 古細菌型ロドプシンと無脊椎動物のロドプシンの構造比較2008

    • Author(s)
      神山勉
    • Organizer
      日本生物物理学会第46回年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20081203-05
  • [Presentation] バクテリオロドプシンのアルカリpHでの光誘起構造変化2008

    • Author(s)
      山本昌孝、村上緑、神山勉
    • Organizer
      日本生物物理学会第46回年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20081203-05
  • [Presentation] イカロドプシンのX線結晶構造解析2008

    • Author(s)
      村上緑、神山勉
    • Organizer
      日本生物物理学会第46回年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      20081203-05
  • [Presentation] Crystal structures of archaeal and invertebrate rhodopsins2008

    • Author(s)
      T. Kouyama
    • Organizer
      Molecular Pharmacology of G Protein-Coupled Receptors 2008
    • Place of Presentation
      Sydney, Australia
    • Year and Date
      2008-11-15
  • [Presentation] X-ray structure of squid rhodopsin2008

    • Author(s)
      M. Murakami
    • Organizer
      International symposium on membrane proteins and high resolution X-ray structural analysis
    • Place of Presentation
      Hyogo, Japan
    • Year and Date
      2008-09-01
  • [Presentation] Crystallization of visual pigments and archaeal rhodopsins2008

    • Author(s)
      T. Kouyama, M. Murakami, K. Yoshimura, M. Yamamoto
    • Organizer
      XXI Congress and General Assembly of the Interaational Union of Crystallography
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      2008-08-29
  • [Presentation] Dimeric structure of squid rhodopsin2008

    • Author(s)
      M. Murakami, T. Kouyama
    • Organizer
      13th International conference of retinal proteins
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2008-06-18
  • [Presentation] Protein-lipid interactions in 3D crystals of squid rhodopsin and archaeal rhodopsins2008

    • Author(s)
      T. Kouyama, M. Murakami, K. Yoshimura
    • Organizer
      13th International conference of retinal proteins
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2008-06-16
  • [Presentation] 無脊椎動物のロドプシンおよび古細菌型ロドプシンの構造2008

    • Author(s)
      神山勉
    • Organizer
      第5回GPCR研究会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-05-09

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2012-09-26  

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