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水分子-蛋白質の動的相互作用のダイナミクス解明

研究課題

研究課題/領域番号 15076204
研究種目

特定領域研究

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, 理学研究科, 教授 (00188674)

研究期間 (年度) 2003 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
79,900千円 (直接経費: 79,900千円)
2007年度: 13,300千円 (直接経費: 13,300千円)
2006年度: 13,900千円 (直接経費: 13,900千円)
2005年度: 13,100千円 (直接経費: 13,100千円)
2004年度: 28,500千円 (直接経費: 28,500千円)
2003年度: 11,100千円 (直接経費: 11,100千円)
キーワードタンパク質 / 反応ダイナミクス / 拡散係数 / 時間分解 / 過渡回折格子 / 反応中間体 / 拡散 / 光感受蛋白質 / ダイナミクス / 光反応 / 蛋白質拡散 / 分子間相互作用 / 蛋白質折りたたみ反応 / 過渡回折格子法
研究概要

蛋白質と周囲の水分子との相互作用、特に反応途中における相互作用のダイナミクスを時間分解で明らかにするための研究を行った。また、蛋白質の反応を物理化学的に研究するため、新しい検出手法の開発を行い、本年度は以下のような成果を得た。
1.我々の開発した時間分解拡散係数法を、青色受容タンパク質であるYcgFに適用し、BLUFドメインに関与する反応を時間分解で明らかにした。その結果、光励起に伴い、数十マイクロ秒での構造変化とダイマー化反応の存在を示した。吸収法では、このダイマー化という劇的な反応ダイナミクスでも全く検出されないことから、本手法は反応機構を明らかにする非常に有力なものであることがわかった。
2.植物の持つ青色光センサーであるフォトトロピンについて、Phot1LOV2ドメイン単体(LOV2試料)とそれにlinkerを付随させたもの(LOV2-linker試料)を用いて、その反応を時間分解TG測定により研究した。得られた拡散信号の形や強度に観測時間依存性が見出され、光照射により誘起された拡散係数変化を伴う蛋白質全体の構造変化が観測されていると結論した。LOV2試料では、光照射に伴いダイマー化と解離反応が起こっていることが示された。また、LOV2-linker試料では、LOV2試料に比べてより大きな拡散係数変化が光励起後1msの時定数で観測された。これは光照射により1inker部分のヘリックスが壊れ、溶媒との相互作用が強まり、拡散係数が大きく変化したためであり、1inker部分のヘリックス崩壊という大きな構造変化が光照射後1msで誘起されていると結論づけられた。
3.PYPと呼ばれる光センサータンパク質の構造変化について、拡散係数の観点からそのダイナミクスを調べた。その結果、N末端のヘリックスが壊れる速度は、従来考えられていたよりも1桁速いことが明らかとなった。

報告書

(5件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2007 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (20件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) 図書 (1件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Laser-induced Transient Grating Analysis of Dynamics of Interaction between Sensory Rhodopsin II D75N and the HtrII Transducer2007

    • 著者名/発表者名
      K. Inoue
    • 雑誌名

      Biophys. J. 92

      ページ: 2028-2040

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photo-reverse-reaction dynamics of octopus rhodopsin2007

    • 著者名/発表者名
      K. Inoue
    • 雑誌名

      Biophys.J. 92

      ページ: 3643-3651

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of conformational changes of Arabidopsis phototropin l LOV2 with the linker domain2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakasone
    • 雑誌名

      J. Mol. Biol. 367

      ページ: 432-442

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-resolved thermodynamics : Heat capacity change of transient species during photo-reaction pf PYP.2006

    • 著者名/発表者名
      J.S.Khan
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 128

      ページ: 1002-1008

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Conformational changes of PYP monitored by diffusion coefficient : Effect of N-terminal a-helices.2006

    • 著者名/発表者名
      J.S.Khan
    • 雑誌名

      Biophys.J. 90

      ページ: 3686-3693

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Conformational Changes during Apoplastocyanin Folding Observed by Photocleavable Modification and Transient Grating.2006

    • 著者名/発表者名
      S.Hirota
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 128

      ページ: 7551-7558

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Kinetic measurement of transient dimerization and dissociation reaction of Arabidopsis phototoropin 1 LOV2 domain.2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Nakasone
    • 雑誌名

      Biophys.J. 91

      ページ: 645-653

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Tetramer Formation Kinetics in the Signaling State of AppA monitored by the time-resolved diffusion.2006

    • 著者名/発表者名
      P.Hazra
    • 雑誌名

      Biophys.J. 91

      ページ: 654-661

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Time-resolved detection of conformational changes in Oat Phytochrome A : Time-dependent diffusion.2006

    • 著者名/発表者名
      T.Eitoku
    • 雑誌名

      Biophys. J. 91

      ページ: 3797-3804

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Initial temporal and spatial changes of the refractive index induced by focused femtosecond pulsed laser irradiation inside a glass2005

    • 著者名/発表者名
      M.Sakakura
    • 雑誌名

      Phy.Rev.B, 71・024113

      ページ: 1-12

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Hydrogen bonding dynamics during protein folding of reduced cytochrome c : temperature and denaturant concentration dependence2005

    • 著者名/発表者名
      S.Nishida
    • 雑誌名

      Biophys.J. 89

      ページ: 2004-2010

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Conformational dynamics of Phototropin 2LOV2 domain with the linker upon photoexcitation2005

    • 著者名/発表者名
      T.Eitoku
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 127

      ページ: 13238-13244

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Confocal micro-photoluminescence of InGaN-based light emitting diodes2005

    • 著者名/発表者名
      K.Okamoto
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. 98・064503

      ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A biosensor in time-domain based on the diffusion coefficient measurement : Intermolecular interaction of an intermediate of Photoactive Yellow Protein2005

    • 著者名/発表者名
      J.S.Khan
    • 雑誌名

      Anal.Chem. 77

      ページ: 6625-6629

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Diffusion coefficient and the secondary structure of poly-L-glutamic acid in aqueous solution2005

    • 著者名/発表者名
      K.Inoue
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.B. 109

      ページ: 22623-22628

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Kinetics of intermolecular interaction during protein folding of reduced cytochrome c.2004

    • 著者名/発表者名
      S.Nishida
    • 雑誌名

      Biophys.J. 87

      ページ: 2663-2675

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A novel method for measurement of diffusion coefficients of proteins and DNA in solution.2004

    • 著者名/発表者名
      N.Baden
    • 雑誌名

      Chem.Phys.Lett. 393

      ページ: 539-545

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Time-resolved detection of the Sensory Rhodopsin II-HtrII interaction.2004

    • 著者名/発表者名
      K.Inoue
    • 雑誌名

      Biophys.J. 87

      ページ: 2587-2597

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamics of water soluble stilbene dendrimers upon photo-isomerization.2004

    • 著者名/発表者名
      H.Tatewaki
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.B 108

      ページ: 12783-12789

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Vibrational energy relaxation of naphthalene in the S_1 state in various gases.2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Kimura
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys. 120

      ページ: 7071-7074

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [学会発表] センサリーロドプシンII トランスデューサータンパク質の信号伝達ダイナミクスの研究2007

    • 著者名/発表者名
      井上 圭一
    • 学会等名
      生物物理年会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 基礎物理化学2006

    • 著者名/発表者名
      梶本興亜, 寺嶋正秀, 佐藤啓文
    • 総ページ数
      435
    • 出版者
      培風館
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nada: "A novel method for study of protein folding kinetics by monitoring diffusion coefficient in time-domain"Biophys.J.. 85. 1876-1881 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Okamoto: "Contribution of hydrogen bonding to the slow diffusion of transient radicals"Chem.Phys.Lett.. 372. 419-422 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] R.Miyata: "Transient thermal expansion of a protein in solution after photo-excitation off he chromophore : deoxymyoglobin"Bull.Chem.Soc.Jpn.. 76. 1707-1712 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Choi: "Photoreaction of caged ATP studied by the time-resolved transient grating method"Photochem.Photobiol.Sci.. 2. 767-773 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 寺嶋正秀: "蛋白質におけるエネルギー散逸過程"レーザー研究. 31. 195-201 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 寺嶋正秀: "蛋白質の熱力学量ダイナミクス"パリティ. 01. 58-60 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2018-03-28  

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