2019 Fiscal Year Annual Research Report
ヘリオロドプシンは何を伝えているのか？
Publicly Offered Research
| Project Area | Integrative understanding of biological signaling networks based on mathematical science |
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| Project/Area Number |
19H04959
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
神取 秀樹 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70202033)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 微生物ロドプシン / レチナール / 光反応サイクル / X線結晶構造解析 / プルダウンア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで地球上のロドプシンには、微生物に由来するタイプ１と動物に由来するタイプ２しか存在しないと考えられていた。ところが我々は2018年、全く新しいロドプシンを発見し、第三のロドプシンであるこのタンパク質群にヘリオロドプシンと名付けた。ヘリオロドプシンはイオンを輸送しないため、我々は光センサー機能を推測しているが実験的な証拠はない。ヘリオロドプシンが古細菌、真正細菌、藻類などの真核生物から巨大ウイルスにまで存在する事実は、普遍な光利用機構の存在を示唆している。果たしてそれがタンパク質間相互作用によるシグナル伝達なのか、あるいは全く別の機構が存在するのか、実験的に明らかにすることを目標とした。2019年度は特に構造情報を得ることを目的として研究を行った結果、以下の成果が得られた。
古細菌由来のヘリオロドプシンについて東大との共同研究により結晶構造解析に成功した。我々は反転している膜トポロジーの解析や、ヘリオロドプシンがスクランブレース活性を持たないことなどとともに、低温赤外分光法を用いた水分子の水素結合構造の解析、時間分解赤外分光法を用いたO中間体の構造解析、全反射赤外分光法を用いたイオン結合の解析を行った。ヘリオロドプシンは一価の陽イオン・陰イオンを結合しないことが明らかになり、水素結合の強い水分子が存在することがわかった。以上の成果をすべてまとめてNature誌に論文発表した。
ヘリオロドプシンの相互作用解析においては培養可能な生物がほとんどないことが大きな問題であったが、ある種の放線菌がヘリオロドプシン遺伝子を持ち、培養可能であることを見出し、機能解析を開始することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ヘリオロドプシンの論文を２年続けてNature誌に発表したことは顕著な実績であり、国内外から注目された。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は順調に進んでおり、当初の予定通りの研究を推進する。
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[Journal Article] Crystal structure of heliorhodopsin2019
Author(s)
W. Shihoya, K. Inoue, M. Singh, M. Konno, S. Hososhima, K. Yamashita, K. Ikeda, A. Higuchi, T. Izume, S. Okazaki, M. Hashimoto, R. Mizutori, S. Tomida, Y. Yamauchi, R. Abe-Yoshizumi, K. Katayama, S. P. Tsunoda, M. Shibata, Y. Furutani, A. Pushkarev, O. Beja, T. Uchihashi, H. Kandori*, O. Nureki*
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Journal Title
Nature
Volume: 574
Pages: 132-136
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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