プロテオロドプシンのプロトン輸送機構における中間体構造の解明

• 研究課題/領域番号: 15K18523
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 保坂 俊彰 国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, 研究員 (40462725)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: ロドプシン / X線結晶構造解析

研究成果の概要

海洋性細菌から発見されたプロテオロドプシン（PR）は光駆動H+ポンプである。本研究では、PRの構造解析を目指した。当初の計画通り、大腸菌無細胞合成系からの精製・LCP法結晶化により、①490 nmと530 nmの光を吸収する2種類のPRの構造、②SACLAでの放射線損傷のない構造、③PRの光吸収に関するアミノ酸変異体の構造を得た。特に光吸収に関するアミノ酸と水分子が、レチナールの構造変化を引き起こすことを、構造から明らかとした。
また当所計画に加え、SACLAにおけるBRの中間体構造解析に参加し、PRの類縁体である光駆動型Cl-輸送ロドプシンの構造解析にも、世界に先駆けて報告した。

研究成果

• [雑誌論文] Structural mechanism for light-driven transport by a new type of chloride ion pump, Nonlabens marinus rhodopsin-3 (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Hosaka, Susumu Yoshizawa, Yu Nakajima, Noboru Ohsawa, Masakatsu Hato, Edward F. DeLong, Kazuhiro Kogure, Shigeyuki Yokoyama, Tomomi Kimura-Someya, Wataru Iwasaki and Mikako Shirouzu
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 291 号: 34 ページ: 17488-17495
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.728220
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A three dimensional movie of structural changes in bacteriorhodopsin. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nango, E., Royant, A.†, Kubo, M.† et al. (†equal contribution)(45名中2番目)
  • 雑誌名: Science 巻: 354 号: 6319 ページ: 1552-1557
  • DOI: 10.1126/science.aah3497
  • 査読あり / 国際共著
• [図書] Advanced Methods in Structural Biology (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura-Someya, T. Hosaka, T. Shinoda, K. Shimono, M. Shirouzu, S. Yokoyama
  • 総ページ数: 340
  • 出版者: Springer