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分子近接場振動分光法によるタンパク質局所ナノメートル構造ダイナミクス計測法開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K13933
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 物理化学
研究機関大阪大学

研究代表者

水野 操  大阪大学, 理学研究科, 助教 (10464257)

研究協力者 河原畑 桃子  
ロウ セイセイ  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード分子近接場振動分光法 / 共鳴ハイパーラマン散乱 / 分子の対称性 / ヘム / ヘムタンパク質 / 対称中心 / 対称性 / 局所構造観測 / ナノメートル構造 / ダイナミクス観測
研究成果の概要

わたしたちは、分子近接場振動分光法をもちいてタンパク質ダイナミクスを観測する新しいプローブ開発を試みました。対称中心をもつ分子の共鳴ハイパーラマン過程では、その周辺にある分子から分子間振電相互作用によりハイパーラマン散乱が観測されることが報告されています。エチオヘムは対称中心がある分子で、ヘムタンパク質本来の活性中心であるヘムの代わりにタンパク質に再構成されます。本研究では、エチオヘム溶液において、溶媒やエチオヘムに配位しているイミダゾール分子からハイパーラマン散乱が観測されました。この結果は、タンパク質の活性中心付近の局所タンパク質構造ダイナミクス観測の新たな手法の可能性を示しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

振動分光法をもちいると、サブナノメートルの空間分解能で化学結合の微小変化を検出できます。従来の時間分解共鳴ラマン分光法によるヘムタンパク質の構造ダイナミクス観測では、プローブ部位が、ヘムとその軸配位子であるアミノ酸残基、および芳香族アミノ酸残基に限定されていました。本研究では、第三のダイナミクス観測プローブ部位としてこれまで観測ができなかったヘム周辺のアミノ酸残基の局所構造変化の時間分解計測法を開拓しました。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Distortion and a Strong Hydrogen Bond in the Retinal Chromophore Enable Sodium Ion Transport by the Sodium Ion Pump KR22019

    • 著者名/発表者名
      Nao Nishimura, Misao Mizuno, Hideki Kandori, and Yasuhisa Mizutani
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 印刷中 号: 16 ページ: 3430-3440

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.9b00928

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vibrational Energy Transfer from Heme through Atomic Contacts in Proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Satoshi、Mizuno Misao、Tran Duy Phuoc、Dokainish Hisham、Kitao Akio、Mizutani Yasuhisa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 122 号: 22 ページ: 5877-5884

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b03518

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Production of a Light-Gated Proton Channel by Replacing the Retinal Chromophore with Its Synthetic Vinylene Derivative.2018

    • 著者名/発表者名
      R. Takayama, A. Kaneko , T. Okitsu, S. P. Tsunoda, K. Shimono , M. Mizuno, K. Kojima, T. Tsukamoto, H. Kandori, Y. Mizutani, A. Wada, Y. Sudo
    • 雑誌名

      J Phys Chem Lett

      巻: 9 号: 11 ページ: 2857-2862

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b00879

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High thermal stability of oligomeric assemblies of Thermophilic rhodopsin in a lipid environment.2018

    • 著者名/発表者名
      Tomomi Shionoya, Misao Mizuno, Takashi Tsukamoto, Kento Ikeda, Hayato Seki, Keiichi Kojima, Mikihiro Shibata, Izuru Kawamura, Yuki Sudo, and Yasuhisa Mizutani
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 122 号: 27 ページ: 6945-6953

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b04894

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resonance Raman Investigation of the Chromophore Structure of Heliorhodopsins2018

    • 著者名/発表者名
      Otomo Akihiro、Mizuno Misao、Singh Manish、Shihoya Wataru、Inoue Keiichi、Nureki Osamu、B?j? Oded、Kandori Hideki、Mizutani Yasuhisa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 号: 22 ページ: 6431-6436

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b02741

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tertiary Dynamics of Human Adult Hemoglobin Fixed in R and T Quaternary Structures2018

    • 著者名/発表者名
      Shanyan Chang, Misao Mizuno, Haruto Ishikawa and Yasuhisa Mizutani
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 20 号: 5 ページ: 3363-3372

    • DOI

      10.1039/c7cp06287g

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Evolution of a Retinal Chromophore in the Photocycle of Halorhodopsin from Natronobacterium pharaonis2018

    • 著者名/発表者名
      Misao Mizuno, Ayumi Nakajima, Hideki Kandori, and Yasuhisa Mizutani
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 122 号: 9 ページ: 2411-2423

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.7b12332

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Opn5L1 is a retinal receptor that behaves as a reverse and self-regenerating photoreceptor2018

    • 著者名/発表者名
      Sato Keita、Yamashita Takahiro、Ohuchi Hideyo、Takeuchi Atsuko、Gotoh Hitoshi、Ono Katsuhiko、Mizuno Misao、Mizutani Yasuhisa、Tomonari Sayuri、Sakai Kazumi、Imamoto Yasushi、Wada Akimori、Shichida Yoshinori
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 1255-1255

    • DOI

      10.1038/s41467-018-03603-3

    • NAID

      120006535079

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Demonstration of a light-driven SO42- transporter and its spectroscopic characteristics2017

    • 著者名/発表者名
      Niho A, Yoshizawa S, Tsukamoto T, Kurihara M, Tahara S, Nakajima Y, Mizuno M, Kuramochi H, Tahara T, Mizutani Y, *Sudo Y.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 139 号: 12 ページ: 4376-4389

    • DOI

      10.1021/jacs.6b12139

    • NAID

      120006425837

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Importance of Atomic Contacts in Vibrational Energy Flow in Proteins2016

    • 著者名/発表者名
      Masato Kondoh, Misao Mizuno, and Yasuhisa Mizutani
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Lett.

      巻: 7 号: 11 ページ: 1950-1954

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.6b00785

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulatory Implications of Structural Changes in Tyr201 of the Oxygen Sensor Protein FixL2016

    • 著者名/発表者名
      Takeo Yamawaki, Haruto Ishikawa, Misao Mizuno, Hiro Nakamura, Yoshitsugu Shiro, and Yasuhisa Mizutani
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 55 号: 29 ページ: 4027-4035

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.6b00405

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study of the Dynamics of the Heme Pocket and C-helix in CooA Upon CO Dissociation Using Time-resolved Visible and UV Resonance Raman Spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Otomo, Haruto Ishikawa, Misao Mizuno, Tetsunari Kimura, Minoru Kubo, Yoshitsugu Shiro, Shigetoshi Aono, and Yasuhisa Mizutani
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 120 号: 32 ページ: 7836-7843

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b05634

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Light-driven cation pump mechanism of a sodium ion pump derived by its chromophore structure of photointermediates2018

    • 著者名/発表者名
      Misao Mizuno
    • 学会等名
      The XXVI International Conference on Raman Spectroscopy (ICORS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 脊椎動物がもつ新規光センサーOpn5L1の不活性状態の発色団構造2018

    • 著者名/発表者名
      水野 操、水谷 泰久、佐藤 恵太、大内 淑代、山下 高廣、酒井 佳寿美、今元 泰、七田 芳則、山野 由美子、和田 昭盛
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Spectral features of heme with higher symmetry in myoglobin2017

    • 著者名/発表者名
      Momoko Kawarabata, Misao Mizuno, and Yasuhisa Mizutani
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Determining factors for ion pumping mechanism in microbial rhodopsins2017

    • 著者名/発表者名
      Misao Mizuno
    • 学会等名
      18th International Conference on Time-resolved Vibrational Spectroscopy (TRVS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナトリウムイオンポンプの発色団構造と光駆動カチオン輸送機構2017

    • 著者名/発表者名
      西村 尚, 水野 操, 神取 秀樹, 水谷 泰久
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ハロロドプシン光反応中間体のレチナール発色団に対する水分子の役割2016

    • 著者名/発表者名
      水野 操、神取 秀樹、水谷 泰久
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 発表場所
      神戸ファッションマート
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Structural evolution of the retinal chromophore in the photocycle of microbial rhodopsins2016

    • 著者名/発表者名
      Misao Mizuno
    • 学会等名
      4th Awaji International Workshop on “Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications”
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場
    • 年月日
      2016-06-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 大阪大学大学院理学研究科 化学専攻 生物物理化学研究室

    • URL

      http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/mizutani/index-jp.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 大阪大学 大学院理学研究科 化学専攻 生物物理化学研究室

    • URL

      http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/mizutani/index-jp.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 大阪大学 大学院理学研究科 化学専攻 生物物理化学研究室

    • URL

      http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/mizutani/index-jp.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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