2012 Fiscal Year Research-status Report
近赤外励起ラマン円偏光二色性分光を用いた生体関連分子の構造解析手法の確立
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23550019
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
海野 雅司 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50255428)
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| Keywords | 国際研究者交流（米国） / 分子分光学 / 生物物理学 / 振動分光 / 光受容タンパク質 |
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| Research Abstract |
本研究の大きな目的は申請者らが開発してきたラマン円偏光二色性分光装置を高感度化し、これをさまざまな系に応用してその有用性を実証することである。本手法は円二色性分光（いわゆるCD）のラマン分光版で、通常のラマン分光に比べて極めて多くの構造情報を提供する。本研究者はJSTさきがけ研究の支援のもとラマン円偏光二色性分光装置を開発してきたが、本研究ではさまざまな試料、特に生体分子への応用を可能とする近赤外光励起のラマン円偏光二色性分光に焦点をあて、新しい構造解析手段を開拓する。
平成24年度には開発した近赤外光励起のラマン円偏光二色性分光法をさまざまな光受容タンパク質に応用した。具体的にはバクテリオロドプシンなどのレチナールタンパク質、4-ヒドロキシ桂皮酸を発色団として有するイエロープロテイン（Photoactive Yellow Protein）の変異体や発色団アナログの測定を行った。その結果、発色団の捻れ構造に関する微細な情報が得られることが明らかとなってきた。最近、発色団分子の捻れなどの構造的な歪みが酵素活性等に重要であることを示唆する研究が報告されてきており、本手法はタンパク質の機能を分子構造レベルで解明するうえで極めて重要な情報を与える可能性がある。
また近赤外励起ラマン円偏光二色性分光と平行して、可視光励起ラマン円偏光二色性分光装置を用いた研究も行った。特に可視光励起装置を用いた研究では小分子ペプチドに応用し、更に分子動力学計算と量子化学計算を用いた溶媒分子を取り入れた振動解析法の確立をすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は近赤外励起ラマン円偏光二色性分光法のさまざまな生体関連試料への応用を計画していた。その結果、レチナールを発色団として有するバクテリオロドプシンについて、all-trans型レチナールをもつ明順応状態と13-cia型レチナールをもつ暗順応状態ではラマン円偏光二色性スペクトルが劇的に変化し、ラマン円偏光二色性スペクトルが微細な構造変化に極めて鋭敏であることを示した。また超高分解能での結晶構造が明らかとなっているイエロープロテインについても応用し、密度汎関数理論に基づく計算から、発色団の構造歪みに関する知見が得られることがわかった。これらの実績により、おおむね順調であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度は引き続いてさまざまな試料への応用研究に取り組む。研究対象としては、本申請者が今まで研究対象としてきた光受容タンパク質とヘムタンパク質に注目する。これらの試料は可視光を吸収する発色団を含むため、可視光励起のラマン円偏光二色性分光では測定できなかった代表例であり、発色団やその周辺の構造情報やタンパク部分の構造に関する知見が期待できる。4-ヒドロキシ桂皮酸を発色団とする光センサーのイエロープロテインについては、アミノ酸置換体や発色団アナログを再構成した試料への応用を計画している。またイエロープロテイン以外の研究対象としてはレチナールを発色団とする光駆動プロトンポンプのバクテリオロドプシンやセンサーのセンソリーロドプシンII、フラビンを発色団とする光センサータンパク質（BLUFタンパク質など）、ヘムを有するミオグロビンやシトクロムcなどである。これらの試料は連携研究者の方々（松山大学・加茂直樹 教授、東京工業大学・増田真二 准教授）から提供して頂く予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度の次の内容で研究費を使用する予定である。まず試料の調製などに必要な生化学関連機器や消耗品の購入、装置改良に必要な光学部品類の購入、研究成果を発表するための学会参加のための旅費や、研究打合せのための旅費などである。
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Research Products
(7 results)
