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立体構造の粗視化による膜タンパク質機能中間体の構造変化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 11480188
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関東京農工大学

研究代表者

美宅 成樹 (美宅 茂樹)  東京農工大学, 工学部, 教授 (10107542)

研究分担者 園山 正史  東京農工大学, 工学部, 助手 (40242242)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
15,800千円 (直接経費: 15,800千円)
2001年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2000年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
1999年度: 11,500千円 (直接経費: 11,500千円)
キーワード膜タンパク質 / 立体構造 / 機能中間体 / 長距離相互作用 / 粗視化 / タンパク質変性 / 立体構造予測 / タンパク質分類 / 構造安定性 / 光誘起変性 / プローブヘリックス法 / 相互作用 / バクテリオロドプシン / 膜貫通ヘリックス / レチナール / 膜タンパク質構造予測 / 膜貫通ヘリックス配置 / 極性相互作用 / 物理化学的予測 / 格子モデル
研究概要

タンパク質は、構造変化をしながら機能している。構造変化の大小には違いがあるが、構造変化(構造ゆらぎ)がタンパク質の機能に本質的な役割を果たしていることは間違いない。また、機能に関係のない構造変化も多く報告されている。このようなタンパク質の構造変化に関する研究の進展に合わせて、私たちは膜タンパク質の構造変化に関する実験的・理論的研究を進めてきた。
実験的な研究では、典型的な内在性膜タンパク質のバクテリオロドプシンを試料とし、温度変化と光照射という2つの条件を組み合わせて、タンパク質の構造安定性のメカニズムを調べた。常温および高温での光照射による構造変化には共通の原因が働いていると考えられる。常温では、光照射によって起こるバクテリオロドプシンの構造変化に対して復元力が働き、光サイクルがまわる。これに対して、高温では復元力が働かず一方的な構造変化となってしまう。そこで、様々な温度での実験を行い、バクテリオロドプシン分子の極性部分に原因があるらしいということが分かってきた。
他方、理論的な研究では、バクテリオロドプシンを7本のロッドの束とみなし、それらの間に働く極性相互作用によって立体構造の予測を行った。極性相互作用に対するもっとも大きな寄与は荷電アミノ酸からのものであるが、バクテリオロドプシンの光中間体では荷電状態が大きく変わるアミノ酸がある。そのことを考慮して構造予測を行った結果、光中間体でロッドの傾きに変化が起こることが推定された。このことは粗視化した考え方をタンパク質に対して持ち込んだことによってはじめて可能となったものである。今後膜タンパク質に対して理論的な研究を進める上での基本的考え方が提示された。

報告書

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

    (32件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (32件)

  • [文献書誌] Mukai et al.: "Light-induced Denaturation of Bacteriorhodopsin Solubilized by Octyl-β-glucoside""Protein Eng.. 12. 755-759 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitaku et al.: "Proportion of Membrane Proteins in Proteomes of 15 Single-Cell Organisms Analyzed by the SOSUI Prediction System""Biophys.Chem.. 82. 165-171 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitaku et al.: "Physicochemical Factors for Discriminating between Soluble and Membrane Proteins : Hydrophobicity of Helical Segments and Protein Length"Protein Eng.. 12. 953-957 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hirokawa et al.: "A Triangle Lattice Model That Predicts Transmembrane Helix Configuration Using a Polar Jigsaw Puzzle""Protein Eng.. 13. 771-778 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yokoyama et al.: "Irreversible Photobleaching of Bacteriorhodopsin from A High-Temperature Intermediate State""J.Biochem.(Tokyo). 131. 785-790 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitaku et al.: "Amphiphilicity Index of Polar Amino Acids as an Aid in the Characterization of Amino Acid Preference at Membrane-Water Interfaces"Bioinformatics. 18. 608-616 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Suzuki-Tomii et al.: "Comparative Experiments of Protein Denaturation for Studying Structural Difference of Homologous Membrane Proteins : P-450scc and P-45011β"Jpn. J. Appl. Phys.. 38-l-lA. 298-301 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mukai et al.: "Light-induced Denaturation of Bacteriorhodopsin Solubilized by Octyl-β-glucoside"Protein Eng.. 12 9. 755-759 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitaku et al.: "Proportion of Membrane Proteins in Proteomes of 15 Single-Cell Organisms Analyzed by the SOSUI Prediction System"Biophys. Chem.. 82. 165-171 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitaku et al.: "Physicochemical Factors for Discriminating between Soluble and Membrane Proteins : Hydrophobicity of Helical Segments and Protein Length"Protein Eng.. 12 11. 953-957 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Uratani et al.: "Phospholipids Stabilize the Secondary Structure of the Sodium-coupled Branched-chain Amino Acid Carrier of Pseudomonas aeruginosa"Biochim. Biophys. Acta. 1435. 71-83 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hirokawa et al.: "A Triangle Lattice Model That Predicts Transmembrane Helix Configuration Using a Polar Jigsaw Puzzle"Protein Eng.. 13(11). 771-778 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Suwa et al.: "A Novel Measure Characterized by a Polar Energy Surface Approximation for Recognition and Classification of Transmembrane Protein Structures"Proteins. 41 (4). 504-517 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sakai et al.: "Ultrasonic Properties of a Binary System of a Soluble Proein, α-Lactalbumin and Dimyristoyl Phosphatidylcholine Membrane"Jpn. J. Appl. Phys.. 39. 2948-2949 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sakai et al.: "Effect of Carbonic Anhydrase II in the Molten Globule State on Physical Properties of Dimyristoylphosphatidylcholine Liposome"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 3521-3525 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yokoyama et al.: "Irreversible Photobleaching of Bacteriorhodopsin from A High-Temperature Intermediate State"J. Biochem.(Tokyo). 131. 785-790 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitaku et al.: "Amphiphilicity Index of Polar Amino Acids as an Aid in the Characterization of Amino Acid Preference at Membrane-Water Interfaces"Bioinformatics. 18. 608-616 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Mitaku, et al.: "Amphiphilicity Index of Polar Amino Acids as an Aid in the Characterization of Amino Acid Preference at Membrane-Water Interfaces."Bioinformatics. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sakai, et al.: "Effect of Carbonic Anhydrase II in the Molten Globule State on Physical Properties of Dimyristoylphosphatidylcholine Liposome"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 3521-3525 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tsunoda, et al.: "Characterization of Water Contribution to Excimer Laser Ablation of Collagen"J. Photochem. Photobiol. A: Chemistry. 145. 195-200 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hasegawa, et al.: "Analysis of Thermal Phase Transition via Time-Resolved Infrared Spectra Using Partial Least Squares Regression Modeling Parameters"Appl. Spectrosc.. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 美宅 成樹(分担執筆): "新生物物理の最前線(日本生物物理学会編)"講談社. (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 石川孝 ら: "概念階層と探索バイアスを用いた・LP手法によるタンパク質機能モデルの発見"人工機能学会誌. 151. 169-176 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sakai et al.: "Ultrasonic Properties of a Binary System of a Soluble Proein, α-Lactalbumin and Dimyristoyl Phosphatidylcholine Membrane."Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 2948-2949 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Suwa et al.: "A novel measure characterized by a polar energy surface approximation for recognition and classification of transmembrane protein structres."Proteins. 41・4. 504-517 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Takatsugu et al.: "A triangle lattice model that predicts transmembrane helix configuration using a polar jigsaw puzzle."Protein Engineering. 13・11. 771-778 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sakai et al.: "Effect of Carbonic Anhydrase II in the Molten Globule State on Physical Properties of Dimyristoyl Phosphatidylcholine Liposome."Jpn.J.Appl.Phys.. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 美宅成樹: "子どもにきちんと答えられる遺伝子Q&A100"講談社. 237 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 美宅成樹: "生体とエネルギーの物理"裳華房. 239 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Shigeki Mitaku: "Physicochemical Factors for Discriminating between Soluble and Membrane Proteins: Hydrophobicity of Helical Segments and Protein Length"Prorein Eng.. 12. 953-957 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Shigeki Mitaku: "Proportion of Membrane Proteins in Proteomes of 15 Single-Cell Organisms Analyzed by the SOSUI Prediction System"Biophys. Chem.. 82. 165-171 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Yuri Mukai: "Light-Induced Denaturation of Bacteriorhodopsin Solubilized by Octyl- -glucoside"Protein Eng.. 12. 755-759 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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