• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2023 Fiscal Year Annual Research Report

ロドプシン基底関数の理解と利用

Research Project

Project/Area Number 21H02446
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

須藤 雄気  岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (10452202)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywordsロドプシン / 光 / 生物物理 / オプトジェネティクス / エネルギー変換
Outline of Annual Research Achievements

ロドプシンは、多様な生物に存在する光受容膜タンパク質の総称で、生命における光依存的機能を司るとともに、人為的な光操作(オプトジェネティクス)分子として利用されている。
本研究は、ロドプシンとは何か?という根源的な問いに答えるため、「ロドプシン基底関数(x1a1 + x2a2 + … xiai)の理解と利用」を目的としている。
本年度は、昨年度までに引き続き、これまでに培ってきた技術(生物物理学,遺伝子工学,タンパク質科学,分光学,光遺伝学,生化学,神経科学,細胞生物学)と人的資源(研究協力者)を総動員し、「①探索、②解析、③操作」の3項目の研究に取り組んだ。
具体的には、数百種類の未解析ロドプシンの発現・精製(①探索)と精密解析(②解析)を行い、既知情報とあわせて、ロドプシン間の機能や物性を定量的かつ様々な観点から比較した。これにより、基底ベクトル:x1, x2, … xi を算出し、ロドプシンを定義する素因子を明らかにした【例:x1 = 波長、x2 = 機能、x3 = 発色団、.... 】(理解)。ここでは、係数を表す a1, a2, …ai もあわせて算出した。以上より、ロドプシンとは何かの理解と分類に大きな進展がみられた。また、あわせてロドプシンの拡張要素を炙り出すことに成功し、その情報からロドプシン分子の合理的分子設計と新奇光操作ツール開発および開発したツールによる生命機能の光操作を実現した(③操作)【例:a1 = 青・緑・赤(色パレット)、a2 = イオン輸送・走光性能、a3 = レチナール+第二発色団カロテノイ
ド、.... 】(利用)。
以上のように、ロドプシン研究のトップランナーとして、分子機能・性質の理解を大きく進められるとともに、今後の未知ロドプシンの「①探索、②解析、③操作」における道標を得ることができた。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (20 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 4 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 9 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] KAIST(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      KAIST
  • [Journal Article] Large-volume focus control at 10MHz refresh rate via fast line-scanning amplitude-encoded scattering-assisted holography2024

    • Author(s)
      Shibukawa Atsushi、Higuchi Ryota、Song Gookho、Mikami Hideharu、Sudo Yuki、Jang Mooseok
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 15 Pages: 2926

    • DOI

      10.1038/s41467-024-47009-w

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Demonstration of iodide-dependent UVA-triggered growth inhibition in Saccharomyces cerevisiae cells and identification of its suppressive molecules2023

    • Author(s)
      Ono Ryota、Saeki Nozomu、Kojima Keiichi、Moriya Hisao、Sudo Yuki
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 677 Pages: 1~5

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2023.07.048

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nuclear Magnetic Resonance Detection of Hydrogen Bond Network in a Proton Pump Rhodopsin RxR and Its Alteration during the Cyclic Photoreaction2023

    • Author(s)
      Suzuki Rika、Nagashima Toshio、Kojima Keiichi、Hironishi Reika、Hirohata Masafumi、Ueta Tetsuya、Murata Takeshi、Yamazaki Toshio、Sudo Yuki、Takahashi Hideo
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 145 Pages: 15295~15302

    • DOI

      10.1021/jacs.3c02833

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Editors’ Roundup: June 20232023

    • Author(s)
      Basu Gautam、Sudo Yuki、Berliner Lawrence、Shaitan Konstantin、Hall Damien
    • Journal Title

      Biophysical Reviews

      Volume: 15 Pages: 307~311

    • DOI

      10.1007/s12551-023-01077-2

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Light-driven Proton Pumps as a Potential Regulator for Carbon Fixation in Marine Diatoms2023

    • Author(s)
      Yoshizawa Susumu、Azuma Tomonori、Kojima Keiichi、Inomura Keisuke、Hasegawa Masumi、Nishimura Yosuke、Kikuchi Masuzu、Armin Gabrielle、Tsukamoto Yuya、Miyashita Hideaki、Ifuku Kentaro、Yamano Takashi、Marchetti Adrian、Fukuzawa Hideya、Sudo Yuki、Kamikawa Ryoma
    • Journal Title

      Microbes and Environments

      Volume: 38 Pages: ME23015

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME23015

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of light-induced disruptive liposomes (LiDL) as a photoswitchable carrier for intracellular substance delivery2023

    • Author(s)
      Tsuneishi Taichi、Kojima Keiichi、Kubota Fumika、Harashima Hideyoshi、Yamada Yuma、Sudo Yuki
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 59 Pages: 7591~7594

    • DOI

      10.1039/d3cc02056h

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A blue-shifted anion channelrhodopsin from the Colpodellida alga Vitrella brassicaformis2023

    • Author(s)
      Kojima Keiichi、Kawanishi Shiho、Nishimura Yosuke、Hasegawa Masumi、Nakao Shin、Nagata Yuya、Yoshizawa Susumu、Sudo Yuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Pages: 6974

    • DOI

      10.1038/s41598-023-34125-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Concerted primary proton transfer reactions in a thermophilic rhodopsin studied by time-resolved infrared spectroscopy at high temperature2023

    • Author(s)
      Kuroi Kunisato、Tsukamoto Takashi、Honda Naoya、Sudo Yuki、Furutani Yuji
    • Journal Title

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics

      Volume: 1864 Pages: 148980~148980

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2023.148980

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structure and mechanism of oxalate transporter OxlT in an oxalate-degrading bacterium in the gut microbiota2023

    • Author(s)
      Jaunet-Lahary Titouan、Shimamura Tatsuro、Hayashi Masahiro、Nomura Norimichi、Hirasawa Kouta、Shimizu Tetsuya、Yamashita Masao、Tsutsumi Naotaka、Suehiro Yuta、Kojima Keiichi、Sudo Yuki、Tamura Takashi、Iwanari Hiroko、Hamakubo Takao、Iwata So、Okazaki Kei-ichi、Hirai Teruhisa、Yamashita Atsuko
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Pages: 1730

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36883-5

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 「光をくすりへ!?」: ロドプシンによる生命機能の光制御2024

    • Author(s)
      須藤雄気
    • Organizer
      日本薬学会 第144年会 一般シンポジウムS10「光を用いた次世代Photo Bio Medicine」
    • Invited
  • [Presentation] 『光をくすりへ!?』:光受容タンパク質 ロドプシンによる生命機能制御とその応用2024

    • Author(s)
      須藤雄気
    • Organizer
      PRiME・PROS第11回学術シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 男女が共に生きる社会へ: 第5回大規模アンケートからの視座2023

    • Author(s)
      須藤雄気
    • Organizer
      第47回 日本比較内分泌学会大会
    • Invited
  • [Presentation] Multifunctional Microbial Rhodopsins and their Application in Optogenetics2023

    • Author(s)
      Sudo Y
    • Organizer
      The 61st Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 『光×ロドプシン』が拓く オプティカルトランスフォーメーション(OX)2023

    • Author(s)
      須藤雄気
    • Organizer
      第108回産研テクノサロン
    • Invited
  • [Presentation] 『光がくすりになる!?』2023

    • Author(s)
      須藤雄気
    • Organizer
      岡山健康講座2023
    • Invited
  • [Presentation] レチノイドタンパク質を用いた 生命機能の光制御・操作法の 開発と応用2023

    • Author(s)
      須藤雄気
    • Organizer
      第34回レチノイド研究会
    • Invited
  • [Presentation] 光をくすりへ!: 光受容タンパク質ロドプシンによる 生命機能の光操作技術の開発2023

    • Author(s)
      須藤雄気
    • Organizer
      2023年光化学討論会
    • Invited
  • [Presentation] 光がくすりになる!? :第1章を振り返る2023

    • Author(s)
      須藤雄気
    • Organizer
      オプトバイオテクノロジー研究センター(OBTRC) シンポジウム
    • Invited
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/laboratory-biophyschem/home?authuser=0

URL: 

Published: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi