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ハロバクテリアの走光性レセプターフォボロドプシンの生物物理化学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 13470475
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 物理系薬学
研究機関北海道大学

研究代表者

加茂 直樹  北海道大学, 大学院・薬学研究科, 教授 (10001976)

研究分担者 鷲見 正人  北海道大学, 大学院・薬学研究科, 助手 (30281819)
奈良 敏文  北海道大学, 大学院・薬学研究科, 助手 (30241350)
宮内 正二  北海道大学, 大学院・薬学研究科, 助教授 (30202352)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
13,200千円 (直接経費: 13,200千円)
2003年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2002年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2001年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
キーワードフォトサイクル / ハロバクテリアルトランスジューサ / SVD / アーカエアルロドプシン / Archaeal rhodopsin / バクテリオロドプシン / 波長制御 / レチナールタンパク / 高度好塩菌 / バクテリオロドプシ / フォボロドプシン / Natronobacterium pharaonis / 吸収波長 / 走光性 / 固体NMR / 膜タンパク安定性 / Halobacterium halobium / ファラオニスフォボロドプシン / レチナール / 膜タンパク構造維持 / 呼吸波長 / ヒドロキシルアミン / 光化学中間体
研究概要

ファラオニスフォボロドプシン(ppR)とは,Natronobacterium pharaonisという細菌に存在する負の走光性のセンサーであり,レチナールを発色団とする7回膜貫通ヘリクッス型タンパクである.光照射による励起により,種々の光化学中間体を経て元のppRに戻るというサイクリックな光化学反応を示し,これをホトサイクルと呼んでいる.また,ppRはpHtrIIと呼ばれているトランスジューサタンパクと膜内で複合体を作っている.本研究では,次の点を明らかにした.
1)Singular Value Decomposition法を導入して,常圧および高圧下でホトサイクルの精密化を行ない,新しい光化学中間体を発見した.
2)ppRはホトサイクル中にプロトンを放出し,また取込む.どのアミノ酸残基からプロトンが何時の時期に放出されるかを明らかにした.
3)ppRとpHtrIIの複合体の化学量論比を1:1であると決定した.
4)ppRとpHtrIIの複合体形成に必須のアミノ酸残基を同定した.
5)フォトサイクル中に,複合体の解離定数が100倍近く変化することを明らかにした.
6)高度好塩菌の膜には,4種類のレチナールタンパクが存在する.ppRの吸収波長は500nmであるが,他の3種は560〜580nmにある.例えば光プロトンポンプであるバクテリオロドプシン(bR)のそれは570nmである.一方,X線結晶解析によれば,ppRとbRの主鎖の配置は極めて似ている.bRとppRとのキメラの作製によって,この解明を行なった.

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] Yuki Sudo et al.: "Hydrogen bonding alteration of Thr-204 in the complex between pharaonis phoborhodopsin and its transducer protein"Biochemistry. 42. 14166-14172 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masayuki Iwamoto et al.: "Proton release and uptake of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) reconstituted into phospholipid."Biochemistry. 43. 3195-3203 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yuki Sudo et al.: "Interaction of Natronobacterium pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) with its cognate transducer probed by increase in the thermal stability."Photochem.Photobiol.. 78. 511-516 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumi Shimono et al.: "Importance of the broad regional interaction for spectral tuning in Natronobacterium pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II)."J.Biol.Chem.. 278. 23882-23889 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumi Shimono et al.: "Vibrational modes of the protonated Schiff base in pharaonis phoborhodopsin."Biochemistry. 42. 7801-7806 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masayuki Iwamoto et al.: "Role of Asp193 in chromophore-protein interaction of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II)."Biophys.J.. 83. 1130-1135 (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
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Sudo Y, Furutani YJ, Shimono K, et al.: "Hydrogen bondin alteration of Thr-204 in the complex between pharaonis phoborhodopsin and its transducer protein"Biochemistry. 42. 14166-14172 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masayuki Iwamoto, Chisa Hasegawa, Yuki Sudo, Kazumi Shimono, Tsunehisa Araiso, Naoki Kamo: "Proton release and uptake of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) reconstituted into phospholipid."Biochemistry. 43. 3195-3203 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yuki Sudo, Masaki Yamabi, Masayuki Iwamoto, Kazumi Shimono, Naoki Kamo: "Interaction of Natronobacterium pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) with its cognate transducer probed by increase in the thermal stability."Photochem.Photobiol.. 78. 511-516 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumi Shimono, Takanori Hayashi, Yukako Ikeura, Yuki Sudo, Masayuki Iwamoto, Naoki Kamo: "Importance of the broad regional interaction for spectral tuning in Natronobacterium pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II)."J.Biol.Chem.. 278. 23882-23889 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumi Shimono, Yuji Furutani, Naoki Kamo, Hideki Kandori: "Vibrational modes of the protonated Schiff base in pharaonis phoborhodopsin."Biochemistry. 42. 7801-7806 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masayuki Iwamoto, Yuji Furutani, Yuki Sudo, Kazumi Shimono, Hideki Kandori, Naoki Kamo: "Role of Asp193 in chromophore-protein interaction of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II)."Biophys.J.. 83. 1130-1135 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Ikeura, K.Shimono, M.Iwamoto, Y.Sudo, N.Kamo: "Arg-72 of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) is important for the maintenance of the protein structure in the solubilized state"Photochem.Photobiol. 77. 96-100 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Arakawa, K.Shimono, S.Yamaguchi, S.Tsuji, Y.Sudo, N.Kamo, H.Saito: "Dynamic structure of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) and complex with a cognate truncated transducer as revealed by site-directed 13C solid-state NMR"FEBS Letters. 536. 237-240 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Furutani, Y.Sudo, N.Kamo, H.Kandori: "FTIR spectroscopy of the complex between pharaonis phoborhodopsin and its transducer protein"Biochemistry. 42. 4837-4842 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shimono, T.Hayashi, Y.Ikeura, Y.Sudo, M.Iwamoto, N.Kamo: "Importance of the broad regional interaction for spectral tuning in Natronobacterium pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II)"J.Biol.Chem.. 278. 23882-23889 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sato, T.Kikukawa, K.Shimono, N.Kamo, M.Demura, K.Nitta et al.: "Ser-130 of Natronobacterium pharaonis halorhodopsin is important for the chloride binding"Biophys.Chem.. 104. 209-216 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Sudo, M.Yamabi, M.Iwamoto, K.Shimono, N.Kamo: "Interaction of Natronobacterium pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) with its cognate transducer probed by increase in the thermal stability"Photochem.Photobiol.. 78. 511-516 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Johann P.Klare et al.: "Probing the Proton Channel and the Retinal Binding Site of Natronobacterium pharaonis Sensory Rhodopsin II"Biophys. J.. 82. 2156-2164 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Kazumi Shimono et al.: "A pharaonis phoborhodopsin mutant with the same retinal binding site residues as in bacteriorhodopsin"Biochemistry. 41. 6504-6509 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Yuki Sudo et al.: "Try-199 and charged residues of pharaonis phoborhodopsin are important for the interaction with its transducer"Biophys. J.. 83. 427-432 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Masayuki Iwamoto et al.: "Role of Aspl93 in chromophore-protein interaction of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II)"Biophys. J.. 83. 1130-1135 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Yuki Sudo: "Association between a photo-intermediate of D75N of pharaonis phoborhodopsin and its cognate transducer"J. Photochem. Photobiol.. 67. 171-176 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Masayuki Iwamoto et al.: "Illumination accelerates the decay of the O-intermediate of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin)"Photochem. Photobiol. 76. 462-466 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y. Sudo et al.: "Photo-induced proton transport of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) is ceased by association with the transducer"Biophys. J.. 80. 916-922 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M. Iwamoto et al.: "Selective reaction of hydroxylamine with chromophore during the photocycle of pharaonis phoborhodopsin"Biochim. Biophys. Acta. 1514. 152-158 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H. Kandori et al.: "Structural changes of pharaonis phoborhodopsin upon photoisomerization of the retinal chromophore"Biochemistry. 40. 9238-9246 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] N. Kamo et al.: "Photochemistry and Photoinduced Proton-transfer by pharaonis Phoborhodopsin"Biochemistry (Moscow). 66. 1580-1587 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y. Sudo et al.: "pharaonis phoborhodopsin binds to its cognate truncated transducer even in the presence of a detergent with a 1:1 stoichiometry"Photochem. Photobiol.. 74. 489-494 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y. Sudo et al.: "Association of pharaonis phoborhodopsin with its cognate transducer decreases the photo-dependent reactivity by water-soluble reagents of azide and hydroxylamine"Biochim. Biophys. Acta. 1558. 63-69 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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