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生体内での異性化反応およびプロトン移動反応における選択性の発現機構

研究課題

研究課題/領域番号 10206206
研究種目

特定領域研究(B)

配分区分補助金
研究機関京都大学
名古屋工業大学

研究代表者

神取 秀樹  名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (70202033)

研究分担者 七田 芳則  京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60127090)
研究期間 (年度) 1998 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
24,800千円 (直接経費: 24,800千円)
2000年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
1999年度: 10,500千円 (直接経費: 10,500千円)
1998年度: 10,900千円 (直接経費: 10,900千円)
キーワード赤外分光法 / レチナール / プロトンポンプ / 異性化 / 超高速分光法 / バクテリオロドプシン / ロドプシン / ダイナミクス / 超高速分光
研究概要

平成12年度までに研究助成を受け、実験を行った結果として、平成13年度には以下の成果を発表することができた。
フェムト秒蛍光分光法を用いて視物質ロドプシンや古細菌の光センサーであるフォボロドプシンの励起状態からの蛍光を実時間で観測することに成功し、レチナールが光受容して起こる超高速異性化反応の速度を決定するとともに、蛋白質という反応場の特異的な役割を明らかにすることができた。バクテリオロドプシンの低温偏光赤外分光を用いた構造解析から、プロトン移動の受容体であるAsp85と水素結合を形成するThr89はスイッチを構成しないことがわかった。古細菌の光センサーであるフォボロドプシンは、バクテリオロドプシンと異なって光を情報へと変換するが、伝達蛋白質が存在しないと低い効率でプロトンをポンプすることが知られている。そこで低温赤外分光を用いたフォボロドプシンとバクテリオロドプシンの比較研究を開始し、類似のレチナール発色団構造や特異な水分子の水素結合構造などを明らかにした。古細菌ロドプシンと同様に、鍵物質レチナールを発色団とする視物質ロドプシン、ニワトリの赤感受性色素、緑感受性色素に対して低温赤外分光を行い、それぞれに特異な蛋白質構造を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2001 研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (62件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (62件)

  • [文献書誌] H.Kandori et al.: "Photoisomerization of the Rhodopsin Chromophore in Clay Interlayers at 77K"Chem.Phys.Lett. (In press). (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kandori et al.: "Excited-State Dynamics of pharaonis Phoborhodopsin Probed by Femtosecond Fluorescence Spectroscopy"J.Phys.Chem.A. (In press). (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nagata et al.: "Isomer-Specific Interaction of the Retinal Chromophore with Threonine-118 in Rhodopsin"J.Phys.Chem.A. (In press). (2002)

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  • [文献書誌] H.Kandori et al.: "Internal Water Molecules of pharaonis Phoborhodopsin Studied by Low-Temperature Infrared Spectroscopy"Biochemistry. 40. 15693-15699 (2001)

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  • [文献書誌] H.Kandori et al.: "Structural Changes of pharaonis Phoborhodopsin upon Photoisomerization of the Retinal Chromophore:Infrared Spectral Comparison with Bacteriorhodopsin"Biochemistry. 40. 9238-9246 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Imai et al.: "Difference in Molecular Structure of Rod and Cone Visual Pigments Studied by Fourier Transform Infrared Spectroscopy"Biochemistry. 40. 2879-2886 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kandori et al.: "Tight Asp85-Thr89 Association during the Pump Switch of Bacteriorhodopsin"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 98. 1571-1576 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kandori et al.: "Excited-State Dynamics of Rhodopsin Probed by Femtosecond Fluorescence Spectroscopy"Chem.Phys.Lett.. 334. 271-276 (2001)

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  • [文献書誌] T.Hirano et al.: "Chloride Effect on Iodopsin Studied by Low-Temperature Visible and Infrared Spectroscopies"Biochemistry. 40. 1385-1392 (2001)

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  • [文献書誌] H.Kandori et al.: "Photoisomerization in Rhodopsin"Biochemistry(Moscow). 66. 1197-1209 (2001)

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  • [文献書誌] H.Kandori: "FTIR Spectroscopy Monitors Internal Water Molecules of Proteins At Work"Recent Research Development in Phys.Chem.. 5. 161-183 (2001)

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  • [文献書誌] 神取秀樹, 加茂直樹: "フォボロドプシンの結晶構造と波長制御・光情報伝達機構"蛋白質核酸酵素. 印刷中. (2002)

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  • [文献書誌] 神取秀樹: "タンパク質分子ポンプのダイナミズム"日本物理学会誌. 56. 75-82 (2001)

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  • [文献書誌] 神取秀樹: "プロトンをポンプするための蛋白質の『動き』"現代化学. 358. 55-57 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 神取秀樹: "ロドプシンの反応ダイナミクス"物性研究. 75. 752-766 (2001)

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  • [文献書誌] H. Kandori, T. Ichioka, and M. Sasaki: "Photoisomerization of the Rhodopsin Chromophore in Clay Interlayers at 77 K"Chem. Phys. Lett.. (in press). (2002)

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  • [文献書誌] H. Kandori, H. Tomioka, and H. Sasabe: "Excited-State Dynamics of pharaonis Phoborhodopsin Probed by Femtosecond Fluorescence Spectroscopy"J. Phys. Chem. A. 106(in press). (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Nagata, T. Oura, A. Terakita, H. Kandori, and Y. Shichida: "Isomer-Specific Interaction of the Retinal Chromophore with Threonine-118 in Rhodopsin"J. Phys. Chem. A. 106(in press). (2002)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Kandori, Y. Furutani, K. Shimono, Y. Shichida, and N. Kamo: "Intemal Water Molecules of pharaonis Phoborhodopsin Studied by Low-Temperature Infrared Spectroscopy"Biochemistry. 40. 15693-15698 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kandori, H., Shimono, K., Sudo, Y., Iwamoto, M., Shichida, Y., and Kamo, N.: "Structural Changes of pharaonis Phoborhodopsin upon Photoisomerization of the Retinal Chromophore : Infrared Spectral Comparison with Bacteriorhodopsin"Biochemistry. 40. 9238-9246 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Imai, H., Hirano, T., Kandori, H., Terakita, A., and Shichida, Y.: "Difference in Molecular Structure of Rod and Cone Visual Pigments Studied by Fourier Transform Infrared Spectroscopy"Biochemistry. 40. 2879-2886 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kandori, H., Yamazaki, Y., Shichida, Y., Raap, J., Lugtenburg, J., Belenky, M., and Herzfeld, J.: "Tight Asp85-Thr89 Association during the Pump Switch of Bacteriorhodopsin"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98. 1571-1576 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kandori, H., Furutani, Y., Nishimura, S., Shichida, Y., Chosrowjan, H., Shibata, Y., and Mataga, N.: "Excited-State Dynamics of Rhodopsin Prabed by Femtosecond Fluorescence Spectroscopy"Chem. Phys. Lett.. 334. 271-276 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hirano, T., Imai, H., Kandori, H., and Shichida, Y.: "Chloride Effect on lodopsin Studied by Low-Temperature Visible and Infrared Spectroscopies"Biochemistry. 40. 1385-1392 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Kandori, Y. Shichida, and T. Yoshizawa: "Photoisomerization in Rhodopsin"Biochemistry(Moscow). 66. 1197-1209 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Kandori: "FTIR Spectroscopy Monitors Internal Water Vlolecules of Proteins At Work"Recent Research Development in Phys. Chem.. 5. 161-183 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kandori,H.: "Local and Distant Protein Structural Changes upon Photoisomerization of the Retinal in Bacteriorhodopsin"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 97. 4643-4648 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kandori,H.: "Water Structural Changes Involved in the Activation Process of Photoactive Yellow Protein"Biochemistry. 39. 7902-7909 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Maeda,A.: "Relocation of Internal Bound Water in Bacteriorhodopsin during the Photoreaction of M at Low Temperature : An FTIR Study"Biochemistry. 39. 10154-10162 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kandori,H.: "Direct Observation of the Bridged Water Stretching Vibrations inside a Protein"J.Am.Chem.Soc.. 122. 11745-11746 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kandori,H.: "Role of Internal Water Molecules in Bacteriorhodopsin"Biochim.Biophys.Acta. 1460. 177-191 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Hirano,T.: "Chloride Effect on Iodopsin Studied by Low-Temperature Visible and Infrared Spectroscopies"Biochemistry. 40. 1385-1392 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kandori,H.: "Excited-State Dynamics of Rhodopsin Probed by Femtosecond Fluorescence Spectroscopy"Chem.Phys.Lett.. 334. 271-276 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kandori,H.: "Tight Asp85-Thr89 Association during the Pump Switch of Bacteriorhodopsin"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 98. 1571-1576 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Imai,H.: "Difference in Molecular Structure of Rod and Cone Visual Pigments Studied by Fourier Transform Infrared Spectroscopy"Biochemistry. 40(in press). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 神取秀樹: "ロドプシンの光反応ダイナミクス"物性研究. 75. 752-766 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 神取秀樹: "プロトンを能動輸送するためのタンパク質の「動き」:バクテリオロドプシンの中間体構造からわかったこと"現代化学. 1月号. 55-57 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 神取秀樹: "タンパク質分子ポンプのダイナミズム"日本物理学会誌. 2月号. 75-82 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 神取秀樹: "季刊化学総説「超高速化学ダイナミクス(ピコ・フェムト秒領域の化学)」"日本化学会. 11 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 山崎洋一: "シリーズ・ニューバイオフィジックスII「ポンプとトランスポーター」"共立出版(日本生物物理学会編). 15 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 神取秀樹: "バイオサイエンスの新世紀:第7巻 生体膜のエネルギー装置"共立出版(日本生化学会編). 13 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 神取秀樹: "生体とエネルギーの物理:生命力のみなもと"裳華房(日本物理学会編). 29 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Yamazaki, Y.: "Fourier Transform Infrared Studies on Conformation Changes of bd-type Ubiquinol Oxidase from Escherichia coli upon Photoreduction of the Redox Meta Center"J. Biochem.. 125. 1131-1136 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Chon, Y. -S.: "Existence of Two L Photointermediates of Halorhodopsin from Halobacterium salinarum, Different in their Protein and water FTIR Bands"Biochemistry. 38. 9449-9455 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Yamazaki, Y.: "Effects of Amino Acid Substitutions on Redox-induced conformational Changes of the Escherichia coli bo-type Ubiquiol Oxidase Revealed by Fourier-transform Infrared Spectroscopy"J. Biochem.. 126. 194-199 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Kandori, H.: "Structural change of Threonine 89 upon Photoisonerization in Bacteriorhodopsin as Revealed by Polarised FTIR Spectroscopy"Biochemistry. 38. 9676-9683 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Imamoto, Y.: "Anion Binding Effect to Iodopsin Studied by Low Temperature FTIR Spectroscopy"Biochemistry. 38. 11749-11754 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Kandori, H.: "Local and Distant Protein Structural changes upon Photoisomerization of the Retinal in Bacteriorhodopsin"Proc. Natl. Acad. Su. USA. (印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Kandori, H.: "Role of Infernal Water Molecules in Bacteriorhodopsin"Biochim. Biophys. Acta.. (印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 茂木立志: "バクテリオロドプシンの結晶構造とプロトン輸送機構"蛋白質核酸酵素. 44. 51-57 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 山崎洋一: "バクテリオロドプシン:光エネルギーを利用するプロトンポンプ"シリーズ・ニューバイオフィジックスII「ポンプとトランスポーター」. (印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 神取秀樹: "ロドプシンの超高速ダイナミクス"季刊化学総説「超高速化学ダイナミクス」. (印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 神取秀樹: "バクテリオロドプシンの光エネルギー変換"日本物理学会編「生命力のみなもと」. (印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 神取秀樹: "バクテリオロドプシン:地上最小のイオンポンプ"日本生化学会編「バイオサイエンスの新世紀:第7巻.生体膜のエネルギー装置」. (印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Yamazaki,Y.: "Interaction of the Protonated Schiff Base with the Peptide Backbone of Valine 49 and the Intervening Water Molecule in the N Photointermediate of Bacteriorhodopsin" Biochemistry. 37. 1559-1564 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Kandori,H.: "Polarized FTIR Spectroscopy Distinguishes Peptide Backbone Changes in the M and N Photointermediates of Bacteriorhodopsin" J.Am.Chem.Soc.120. 4546-4547 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Kandori,H.: "Cysteine S-H as a Hydrogen Bonding Probe in Proteins" J.Am.Chem.Soc.120. 5828-5829 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Kandori,H.: "Protein Structural Changes in Bacteriorhodopsin upon Photoisomerization as Revealed by Polarized FTIR Spectroscopy" J.Phys.Chem.B. 102. 7899-7905 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Chosrowjan,H.: "Rhodopsin Emission in Real Time: A New Aspect of the Primary Event in Vision" J.Am.Chem.Soc.120. 9706-9707 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Nishimura,S.: "Interaction between Photoactivated Rhodopsin and the C-Terminal Peptide of Transducin α Subunit Studied by FTIR Spectroscopy" Biochemistry. 37. 15816-15824 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Nagata,T.: "The Hydrogen Bonding Network of Water Molecules and the Peptide Backbone in the Region Connecting Asp83,Gly120 and Glu113 in Bovine Rhodopsin" Biochemistry. 37. 17216-17222 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 茂木立志: "バクテリオロドプシンの結晶構造とプロトン輸送機構" 蛋白質核酸酵素. 44. 51-57 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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