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

2022 Fiscal Year Annual Research Report

Time-resolved detection of protein conformation changes and reactions in space limited liquid droplets

Research Project

Project/Area Number 21H01885
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

寺嶋 正秀  京都大学, 理学研究科, 教授 (00188674)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Keywordsタンパク質 / 反応 / 時間分解 / 顕微鏡 / 液滴
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、過渡回折格子法の空間分解能と感度を向上させることによって、マイクロメートル程度の空間分解とマイクロ秒程度の時間分解能を併せ持つ検出システムを作る。これを用いて、タンパク質構造変化を時間分解で観測できるように改造し、バルク中のそれらとどのように異なるかを明らかにすることを試みた。
これまでに開発してきたTGシステムをベースにして、微小領域の分子運動や熱力学量計測を可能にするTG測定システムのさらなる改良を行った。新しい対物レンズや非球面レンズを使ったシステムに改造し、これによって、マイクロメートル領域での熱グレーティング信号を検出できた。さらに、空間制限での分子反応ダイナミクスを観測するために、微細加工システムを用いて、マイクロメートルサイズの微小セルを作製し、この作成したセルの中に液体を封入して、TG信号を観測することに成功した。
液滴の性質を明らかにするために、いくつかの報告されているタンパク質を用いて液滴を作成した。また、時間分解で液滴形成を調べるためにTePixDというこれまで我々が発見していた光反応で凝縮が起こるタンパク質の反応を詳細に調べ、その凝縮の原因を追究した。また、多くの研究者が調べているBLUFの光反応に対して、一般的にみられる新しいダイナミクスを発見し、その変化をもたらす分子論的な原因を明らかにすることに成功した。さらに、eBLUFと呼ぶ新しいBLUFタンパク質を見出し、このタンパク質が光状態と暗状態の間でユニークな分子間相互作用を持つことを示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

開発してきたTGシステムをベースにして、新しい対物レンズや非球面レンズを使ったシステムに改造し、マイクロメートル領域でのTG信号を観測することに成功した。さらに感度を向上させるため、ヘテロダイン法を用いて、信号を観測することにも成功した。また、よく知られている液滴の性質を観測するために、いくつかの報告されているタンパク質を用いて最適な液滴を作成した。さらに、空間制限での分子反応ダイナミクスを観測するために、微細加工システムを用いて、マイクロメートルサイズの微小セルを作製した。

Strategy for Future Research Activity

さらに小さい領域で高感度な信号の測定が可能なシステムを作成する。一方で、一般に液滴と認識されているタンパク質を用いて液滴を作成し、その熱力学的性質を調べる。また、液滴内での反応と通常の溶液中での反応を比較するために、いくつかのタンパク質で溶液中における反応ダイナミクスを時間分解で観測する。

  • Research Products

    (19 results)

All 2023 2022

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Selective Photoinduced Dimerization and Slow Recovery of a BLUF Domain of EB12022

    • Author(s)
      K. Shibata, Y. Nakasone, M. Terazima
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B

      Volume: 126 Pages: 1024-1033

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.1c10100

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Slow conformational changes of blue light sensor BLUF proteins in milliseconds2022

    • Author(s)
      S. Tokonami, M. Onose, Y. Nakasone, M. Terazima
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 144, 9 Pages: 4080-4090

    • DOI

      10.1021/jacs.1c13121

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Salt effect on the selective photoinduced dimerization of a BLUF domain of EB12022

    • Author(s)
      K. Shibata, Y. Nakasone, M. Terazima
    • Journal Title

      J. Mol. Liq.

      Volume: 361 Pages: 119606 (1-10)

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2022.119606

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Usefulness of higher-order system-size correction for macromolecule diffusion coefficients: A molecular dynamics study2022

    • Author(s)
      T. Iwashita, M. Nagao, A. Yoshimori, M. Terazima, R. Akiyama
    • Journal Title

      Chem. Phys. Lett.

      Volume: 807 Pages: 140096 (1-7)

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2022.140096

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Revealing protein reactions using transient grating method: Photo-induced heating, volume change, and diffusion change2022

    • Author(s)
      M. Terazima
    • Journal Title

      J. Appl. Phys.

      Volume: 131 Pages: 140902 (1-13)

    • DOI

      10.1063/5.0087049

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Time-resolved diffusion reveals photoreactions of BLUF proteins with similar functional domains2022

    • Author(s)
      Y. Nakasone, M. Terazima
    • Journal Title

      Photochem. Photobiol. Sci.

      Volume: 21 Pages: 493-507

    • DOI

      10.1007/s43630-022-00214-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Applications of time-resolved thermodynamics for studies on protein reactions2022

    • Author(s)
      M. Terazima
    • Journal Title

      J

      Volume: 5 Pages: 186-197

    • DOI

      10.3390/j5010014

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Time-resolved detection of association/dissociation reactions and conformation changes in photosensor proteins for application in optogenetics2022

    • Author(s)
      M. Terazima
    • Journal Title

      BioPhys. Rev.

      Volume: 13 Pages: 1053-1059

    • DOI

      10.1007/s12551-021-00868-9

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 光センサーBLUFタンパク質の信号伝達機構2023

    • Author(s)
      中曽根祐介、寺嶋正秀
    • Organizer
      日本化学会年会
    • Invited
  • [Presentation] 光センサータンパク質PYPと下流分子PBPの相互作用ダイナミクスとその多様性2023

    • Author(s)
      平田瑞樹、中曽根祐介、金穂香、寺嶋正秀
    • Organizer
      日本化学会年会
  • [Presentation] オレンジカロテノイドタンパク質の光二量化機構2023

    • Author(s)
      渡嘉敷直志、大畑貴聖、床次俊郎、中曽根祐介、寺嶋正秀
    • Organizer
      日本化学会年会
  • [Presentation] 青色光センサーeBLUFの光ダイマー化機構と溶液構造解析2022

    • Author(s)
      中曽根祐介、柴田耕生、古川亜矢子、西村善文、寺嶋正秀
    • Organizer
      分子科学討論会
  • [Presentation] Time-resolved Diffusion Method reveals Spectrally Hidden Protein Reactions2022

    • Author(s)
      Masahide Terazima
    • Organizer
      第44回溶液化学シンポジウム
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Stabilization of decamer structure by the C-terminal region of the blue light sensor protein SyPixD2022

    • Author(s)
      Shunrou Tokonami, Yusuke Nakasone, Masahide Terazima
    • Organizer
      日本生物物理学会年会
  • [Presentation] Light-dependent reversible molecular assembly of a blue light sensor protein TePixD2022

    • Author(s)
      Yusuke Nakasone, Yusuke Masuda, Shunrou Tokonami, Masahide Terazima
    • Organizer
      日本生物物理学会年会
  • [Presentation] Time-resolved detection of photoinduced heating and volume changes during protein reactions2022

    • Author(s)
      Masahide Terazima
    • Organizer
      21st International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A photo-activation tool of a small photo-response protein2022

    • Author(s)
      Masahide Terazima
    • Organizer
      Gordon Research Conference on Optics and Photonics in Medicine and Biology Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Salt effect on diffusion signal reveals selective photoinduced dimerization site of a BLUF domain of EB12022

    • Author(s)
      Masahide Terazima, Kosei Shibata, Yusuke Nakasone
    • Organizer
      EMLG/JMLG 2022 conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nonlinear Light Intensity Dependence of a Photosensor Protein Detected by Time-Resolved Diffusion Method2022

    • Author(s)
      Masahide Terazima, Kosei Shibata, Yusuke Nakasone
    • Organizer
      Frontiers in Optics and Laser Science
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi