| 研究課題/領域番号 |
16K07267
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
構造生物化学
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
神山 勉 名古屋大学, 理学研究科, 名誉教授 (30170210)
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| 研究分担者 |
井原 邦夫 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 准教授 (90223297)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | イオン能動輸送 / 光駆動塩素イオンポンプ / 光駆動プロトンポンプ / レチナールタンパク質 / レチナール異性体 / X線結晶構造解析 / ハロロドプシン / 光駆動陰イオンポンプ / レチナール光異性化 / アーキロドプシン / プロトン輸送性ロドプシン / 光駆動イオンポンプ / バクテリオロドプシン / 陰イオン輸送性ロドプシン / レチナール異性化 / 光誘起吸収変化 / 低温原子間力顕微鏡 / レチナール・タンパク質 / 陰イオン輸送 / プロトン輸送 |
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| 研究成果の概要 |
ハロロドプシンの陰イオン輸送サイクルは、タンパク質中のレチナール色素がall-trans/15-antiから 13-cis/15-antiに光異性化することで開始される。先行研究から、13-cis/15-syn異性体（N')が塩素イオンイオン放出過程に出現することが示唆されていた。本研究では、ハライドイオンの濃度が高い時には、吸収スペクトルがトランス異性体に比べて8nm短波長にシフトした13-cis/15-syn異性体が光照射下で蓄積することを見出し、トランス異性体から13-シス異性体への分岐反応が13-csi/15-synレチナールを有するO’中間体の減衰過程で起こることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ハロロドプシンの陰イオン輸送サイクル中に3段階のレチナール異性化反応（13-trans/15-anti―→13-cis/15-anti―→13-cis/15-syn―→13-trans/15-anti）が起こることを明らかにした。タンパク質部分も反応サイクルの間に3種類の構造変化を起こすことが示されており、これらの結果を基に、レチナールの異性化→タンパク質の構造変化→イオン移動→レチナールの異性化、…、という具合に反応が進行することで、イオンの一方向の輸送が保証される、という作業仮説を提唱した。これは、ロドプシン群タンパク質の光反応機構に関する従来の基本的な考えを大きく変えることになる。
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