エネルギー・構造揺らぎの時間分解検出法開発と反応機構

• 研究領域: 揺らぎが機能を決める生命分子の科学
• 研究課題/領域番号: 20107003
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 寺嶋 正秀 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00188674)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 179,270千円 (直接経費: 137,900千円、間接経費: 41,370千円); 2012年度: 34,710千円 (直接経費: 26,700千円、間接経費: 8,010千円); 2011年度: 36,790千円 (直接経費: 28,300千円、間接経費: 8,490千円); 2010年度: 36,660千円 (直接経費: 28,200千円、間接経費: 8,460千円); 2009年度: 41,470千円 (直接経費: 31,900千円、間接経費: 9,570千円); 2008年度: 29,640千円 (直接経費: 22,800千円、間接経費: 6,840千円)
• キーワード: 揺らぎ / 生体分子 / 反応 / 機能 / タンパク質 / 時間分解 / 拡散 / 熱力学 / ダイナミクス / 分子科学

研究概要

過渡回折格子法を用いることで、揺らぎと生体分子の機能との関係を明らかにしてきた。例えば、揺らぎが大きいと考えられるループ領域が、機能に関係した反応に重要と思われる例を見出した。また、体積揺らぎと関係する圧縮率の時間分解測定のために、新規な高圧システムを設計・作製することに成功した。青色光センサータンパク質の中間体の体積揺らぎを検出し、構造揺らぎのダイナミックスが、初めて捉えられるようになった。また、熱容量や熱膨張係数の時間分解測定を行うことでも、体積揺らぎが増大している証拠を得ることができた。一分子検出によるFRET信号を解析する新しい手法を開発し、テロメア構造の揺らぎを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] High hydrostatic pressure induces CCW to CW reversals of the Escherichia coli flagellar motor (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Nishiyama, Y.Sowa, Y.Kimura, M. Homma, A. Ishijima, M. Terazima
  • 雑誌名: J.Bacterio. 巻: １９５ 号: 8 ページ: 1809-1814
  • DOI: 10.1128/jb.02139-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous diffusion of TePixD and identification of the photoreaction product (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Kuroi, K.Tanaka, K.Okajima, M. Ikeuchi, S. Tokutomi, M.Terazim
  • 雑誌名: Photochem.Photobiol.Sci. 巻: １２ 号: 7 ページ: 1180-1186
  • DOI: 10.1039/c3pp25434h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photochemistry of Arabidopsis phototropin 1 LOV1: transient tetramerization (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakasone, K. Zikihara, S. Tokutomi,M. Terazima
  • 雑誌名: Photochem.Photobiol.Sci. 巻: １２ 号: 7 ページ: 1171-1179
  • DOI: 10.1039/c3pp50047k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous ground-state proton transfer of 4’-N,N-diethylamino-3-hydroxyflavone in ionic liquids of imidazolium-based cations with tetrafluoroborate (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Suda, M. Terazima, H. Sato, Y. Kimura
  • 雑誌名: Chem. Comm. 巻: ４９ 号: 38 ページ: 3976-3978
  • DOI: 10.1039/c3cc40943k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of the Amino-Terminal and Carboxyl-Terminal Helices of Arabidopsis Phototropin 1 LOV2 Studied by the Transient Grating (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Takeda, Y.Nakasone, K.Zikihara, S.Tokutomi, M. Terazima
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B, 巻: １１７ 号: 49 ページ: 15606-15613
  • DOI: 10.1021/jp406109j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitation Wavelength Dependence of Excited State Intramolecular Proton Transfer Reaction of 4´-N,N-diethylamino-3-hydroxyflavone in Room Temperature Ionic Liquids Studied by Optical Kerr Gate Fluorescence Measurement (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Suda, M. Terazima, H. Sato, Y. Kimura
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B 巻: １１７ 号: 41 ページ: 12567-12582
  • DOI: 10.1021/jp405537c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-Resolved Tracking of Interprotein Signal Transduction: Synechocystis PixD-PixE complex as a Sensor of Light Intensity (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka, Y. Nakasone, K. Okajima, M. Ikeuchi, S. Tokutomi, M. Terazima
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc 巻: 134 号: 20 ページ: 8336-8339
  • DOI: 10.1021/ja301540r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on the Excited-State Proton-Transfer Reaction of 5-cyano-2-naphthol in Sub- and Supercritical Water (2012)
  • 著者名/発表者名: I. Kobayashi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 116 号: 3 ページ: 1043-1052
  • DOI: 10.1021/jp2097422
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light-induced conformational change and product release in DNA repair by (6-4) photolyase (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Kondoh, K.Hitomi, J.Yamamoto, T.Todo, S.Iwai, E.D.Getzoff, M.Terazima
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 巻: 133 号: 7 ページ: 2183-2191
  • DOI: 10.1021/ja107691w
  • 査読あり
• [雑誌論文] A way to sense light intensity: multiple-excitation of the BLUF photoreceptor TePixD suppresses conformational change (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Tanaka, Y. Nakasone, K.Okajima, M. Ikeuchi, S. Tokutomi, M. Terazima
  • 雑誌名: FEBS Lett 巻: 585 号: 5 ページ: 786-790
  • DOI: 10.1016/j.febslet.2011.02.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoreactions of Aureochrome-1 (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Toyooka, O.Hisatomi, F.Takahashi, H.Kataoka, M.Terazima
  • 雑誌名: Biophys.J. 巻: 100 号: 11 ページ: 2801-2809
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2011.02.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light-Induced Conformational Change and Transient Dissociation Reaction of the BLUF Photoreceptor Synechocystis PixD (Slr1694) (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Tanaka, Y.Nakasone, K.Okajima, M.Ikeuchi, S.Tokutomi, M.Terazima
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 巻: 409 号: 5 ページ: 773-785
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2011.04.032
  • NAID: 120003203917
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transient dissociation of the transducer protein from Anabaena sensory rhodopsin concomitant with formation of the M state produced upon photoactivation (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Kondoh, K.Inoue, J.Sasaki, J.Spudich, M.Terazima
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 巻: 133 号: 34 ページ: 13406-13412
  • DOI: 10.1021/ja202329u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature sensitive reaction of a photosensor protein YcgF: Possibility of a role of temperature sensor (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakasone, T. Ono, A. Ishii, S.Masuda, M. Terazima
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 49 号: 10 ページ: 2288-2296
  • DOI: 10.1021/bi902121z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetics of conformational changes of the FKF1-LOV domain upon photoexcitation (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakasone, K.Zikihara, S.Tokutomi, M.Terazima
  • 雑誌名: Biophys.J. 99 ページ: 3831-3839
  • NAID: 120002709547
  • 査読あり
• [雑誌論文] When is the helix conformation restored after the reverse reaction of Phototropin (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kawaguchi, Y.Nakasone, K.Zikihara, S.Tokutomi, M.Terazima
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 132 ページ: 8838-8839
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetics of conformational changes of the FKF1-LOV domain upon photoexcitation (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakasone, K.Zikihara, S.Tokutomi, M.Terazima
  • 雑誌名: Biophys.J. 巻: 99 ページ: 3831-3839
  • NAID: 120002709547
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microtubule depolymerization at high pressure. (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nishiyama
  • 雑誌名: Ann.N.Y.Acad.Sci. 巻: 1189 ページ: 86-90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-dissociation and Recombination of triiodide in room temperature ionic liquids. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Nishiyama
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 巻: 491 ページ: 164-168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excited State Intramolecular Proton Transfer Reaction of 4'-N, N-Diethylamino-3-Hydroxyflavone and Solvation Dynamics in Room Temperature Ionic Liquids Studied by Optical Kerr Gate Fluorescence Measurement. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kimura
  • 雑誌名: J.Phys.Chem. 巻: 114 ページ: 11847-11858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oligomeric State-Dependent Conformational Change of a BLUF Protein TePixD (Tll0078) (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Tanaka, Y.Nakasone, K.Okajima, M.Ikeuchi, S.Tokutomi, M.Terazima
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 386 ページ: 1290-1300
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reaction dynamics of halorhodopsin studied by time-resolved diffusion (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Inoue, M.Kubo, M.Demura, N.Kamo, M.Terazima
  • 雑誌名: Biophys.J. 96 ページ: 3724-3734
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced changes in the structure and function of the kinesin-microtubule complex (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Nishiyama, et al.
  • 雑誌名: Biophys.J. 96 ページ: 1142-1150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reaction dynamics of halorhodopsin studied by time-resolved diffusion (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Inoue, et al.
  • 雑誌名: Biophys.J. 96 ページ: 3724-3734
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oligomeric State-Dependent Conformational Change of a BLUF Protein TePixD (T110078) (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Tanaka, et al.
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 386 ページ: 1290-1300
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability of dimer and domain-domain interaction of Arabidopsis phototropin 1 LOV2 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakasone, T.Eitoku, K.Zikihara, D.Matsuoka, S.Tokutomi, M.Terazima
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 383 ページ: 904-913
  • 査読あり
• [学会発表] 揺らぎと分子間相互作用の時間分解検出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋正秀
  • 学会等名: 分子基盤に基づく生体機能への揺らぎとダイナミックネットワークの解明
  • 発表場所: 国際高等研究所
  • 招待講演
• [学会発表] 「分光」では見えないタンパク質反応を時間分解分光で観る (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋正秀
  • 学会等名: 生物物理学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 招待講演
• [学会発表] Time-resolved thermodynamics for short lived intermediate species during protein reactions (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Terazima
  • 学会等名: 10th International Workshop On Subsecond Thermophysics
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
• [学会発表] Thermodynamic measurement of the structural fluctuation in the signaling state of phototropin (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakasone, K. Zikihara, S. Tokutomi, M. Terazima
  • 学会等名: International Conference on Solution Chemistry
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Multiphoton excitation induces a biologically important protein reaction of a photosensor (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kuroi, Y.Nakasone, Keisuke T., Koji Okajima, M.Ikeuchi, S. Tokutomi, M. Terazima
  • 学会等名: European Conference of Spectroscopy of Biological Molecules
  • 発表場所: Oxfrord, UK
• [学会発表] 光センサー蛋白質フォトトロピンの活性状態における構造揺らぎの評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中曽根祐介,岡島公司,徳富哲,寺嶋正秀
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Time-resolved detection of protein-protein interaction (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Terazima
  • 学会等名: 8th European Biophysics Congress
  • 発表場所: Budapest, Hungary
• [学会発表] Spectrally silent photochemistry is important for biological reactions (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Terazima
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Photochemistry
  • 発表場所: Easton, USA
• [学会発表] A strange reaction of a photosensor protein : PixD (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Terazima
  • 学会等名: Third Korea-Japan Seminars on Biomolecular Sciences
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] A strange reaction of a photosensor protein: PixD (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Terazima
  • 学会等名: Third Korea-Japan Seminars on Biomolecular Sciences
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] 生体分子反応を理解するために (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋正秀
  • 学会等名: 実験化学-理論化学交流シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学福井謙-記念研究センター(招待)
• [学会発表] Role of water-protein interaction for the function of biological proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Terazima
  • 発表場所: Pacifichem, Honolulu, USA
• [学会発表] タンパク質反応における時間分解揺らぎ検出の試み (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋正秀
  • 学会等名: 日本物理学会年会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] Time-resolved observation of protein-protein interaction between blue-light receptor PixD and response regulator PixE (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Tanaka, Y.Nakasone, K.Okajima, M.Ikeuchi, S.Tokutomi, M.Terazima
  • 学会等名: 生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 青色光センサータンパク質PixDの光誘起反応ダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中啓介、岡島公司、池内昌彦、徳富哲、寺嶋正秀
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] 分子拡散の時間分解検出による光回復酵素のDNA光修復反応機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 近藤正人、人見研一、山元淳平、藤堂剛、岩井成憲、E.D.Getzoff, 寺嶋正秀
  • 学会等名: 第90回日本化学会年会
  • 発表場所: 近畿大学
• [学会発表] AUREOCHROMEの光反応ダイナミクスの解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 豊岡継泰
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] バクテリオフィトクロムの構造変化ダイナミクスの研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松岡剛史
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] Multiphoton photochemistry induces a reaction of a photosensor protein
  • 著者名/発表者名: M. Terazima
  • 学会等名: 7th Asian Photochemistry Conference
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [図書] 揺らぎ・ダイナミクスと生体機能―物理化学的視点から見た生体分子― (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋正秀編
  • 総ページ数: 347
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 揺らぎと生体機能総論, 揺らぎと生体機能 (寺嶋正秀監修) メディカルバイオ別冊 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋正秀
  • 出版者: オーム社
• [図書] 生体分子の反応中の揺らぎをとらえる分子科学手法, 揺らぎと生体機能 (寺嶋正秀監修) メディカルバイオ別冊 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋正秀
  • 出版者: オーム社
• [図書] 揺らぎと生体機能総論, 揺らぎと生体機能、寺嶋正秀監修、メディカルバイオ別冊 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋正秀
  • 出版者: オーム社
• [図書] 生体分子の反応中の揺らぎをとらえる分子科学手法, 揺らぎと生体機能、寺嶋正秀監修、メディカルバイオ別冊 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋正秀
  • 出版者: オーム社
• [図書] 揺らぎと生体機能(生体分子の反応中の揺らぎをとらえる分子科学手法)(寺嶋正秀監修)メディカルバイオ別冊 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋正秀
  • 出版者: オーム社
• [図書] メディカルバイオ別冊「揺らぎと生体機能」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋正秀
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: オーム社
• [図書] 可視・紫外分光法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺嶋正秀・馬場正昭・冨宅喜代一・星野幹雄・松本剛昭・宮崎芳雄・西澤潔 共著
  • 出版者: 講談社サイエンティフィック
• [図書] Water and Biomolecules(Time-resolved detection of intermolecular interaction of photosensor proteins)(M.Terazima, Physical Chemistry of Life Phenomena, Eds.) (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kuwajima, Y.Goto, F.Hirata, M.kataoka, M.Terazima
  • 出版者: Springer
• [図書] Water and Biomolecules, Physical Chemistry of Life Phenomena (Eds.K.Kuwajima, Y.Goto, F.Hirata, M.kataoka, M.Terazima) (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Terazima
  • 総ページ数: 23
  • 出版者: Springer
• [備考]
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/hikari/
• [備考]
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/hikari/
• [備考] 揺らぎが機能を決める生命分子の科学
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/hikari/yuragi/
• [備考] 揺らぎが機能を決める生命分子の科学
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/hikari/yuragi/
• [備考] ホームページ
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/hikari/index.html
• [備考]
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/hikari/yuragi/
• [備考]
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/hikari/yuragi/