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時間分解紫外共鳴ラマン分光法による光センサータンパク質の構造ダイナミクスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17350009
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 物理化学
研究機関大阪大学 (2006-2007)
神戸大学 (2005)

研究代表者

水谷 泰久  大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60270469)

研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
15,840千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 1,140千円)
2007年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2006年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2005年度: 7,800千円 (直接経費: 7,800千円)
キーワード共鳴ラマン分光法 / 時間分解分光法 / タンパク質ダイナミクス / イエロープロテイン / センサータンパク質 / ミオグロビン
研究概要

本研究では、時間分解紫外共鳴ラマン分光法を用いて、ピコ秒からミリ秒にわたるセンサータンパク質の構造変化を明らかにし、それらの機能発現機構について論じた。主な研究成果は以下のとおりである。
1.時間分解紫外共鳴ラマン分光システムの製作 ピコ秒〜ミリ秒をカバーする時間分解紫外共鳴ラマン分光システムの製作を行った。204-244nmの範囲で、連続的に波長可変なピコ秒紫外パルス光源、およびピコ秒可視ポンプ光発生のための波長変換システムを製作した。また、時間分解共鳴ラマン測定システムの自動的を図った。
2.イエロープロテイン(PYP)の構造ダイナミクス 発色団の光励起にともなうイエロープロテイン(PYP)のピコ秒構造ダイナミクスをとらえることに成功した。光励起状態では発色団とその近傍にあるTyr42との水素結合が強くなっていること、光応答による構造変化の高速伝播がPYP中で起きていることが初めて示された。
3.FixLの構造ダイナミクス FixLは根粒菌由来の酸素(O_2)センサーヘムタンパク質で、いくつかの光センサータンパク質がもつPASドメイン構造を共通してもっている。本研究では、全長タンパクおよびセンサードメインについて、リガンド脱離に伴う構造ダイナミクスを調べた。得られた結果は、リガンド脱離に伴いプロピオン酸基の構造変化が起こること、ヘムの平面性が段階的に変化することを示唆した。リガンドとしてO_2を用いた場合、COの場合には見られなかった、サブマイクロ秒領域の相が新たに観測された。この変化はFixLによるガス分子の認識機構と関係していると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (12件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Primary Protein Response After Ligand Photodissociation in Carbonmonoxy Myoglobin2007

    • 著者名/発表者名
      A. Sato, et. al.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104

      ページ: 9627-9632

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Picosecond Protein Response to the Chromophore Isomerization of Photoactive Yellow Protein: Selective Observation of Tyrosineand Tryptophan Residues by Time-Resolved Ultraviolet Resonance Raman Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      M. Mizuno, et. al.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B 111

      ページ: 6293-6296

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resonance Raman Observation of the Structural Dynamics of FixL on Ligand Recognition and Signaling2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Hiruma, et. al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 46

      ページ: 6086-6096

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resonance Raman Observation of the Structural Dynamics of FixL on Ligand Recognition and Signaling2007

    • 著者名/発表者名
      Yusuke, Hiruma, Akihiro, Kikuchi, Atsunari, Tanaka, Yoshitsugu, Shiro, Yasuhisa, Mizutani
    • 雑誌名

      Biochemistry 46

      ページ: 6086-6096

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The Formation of Hydrogen Bond in the Proximal Heme Pocket of HemAT-Bs upon Ligand Binding2007

    • 著者名/発表者名
      Hideaki, Yoshimura, Shiro, Yoshioka, Yasuhisa, Mizutani, Shigetoshi, Aono
    • 雑誌名

      Biochem. Biophys. Res. Commun 357

      ページ: 1053-1057

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Primary Protein Response After Ligand Photodissociation in Carbonmonoxy Myoglobin2007

    • 著者名/発表者名
      Akira, Sato, Ying, Gao, Teizo, Kitagawa, Yasuhisa, Mizutani
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Set USA 104

      ページ: 9627-9632

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Picosecond Protein Response to the Chromophore Isomerization of Photoactive Yellow Protein : Selective Observation of Tyrosine and Tryptophan Residues by Time-Resolved Ultraviolet Resonance Raman Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Misao, Mizuno, Norio, Hamada, Fumio, Tokunaga, Yasuhisa, Mizutani
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem B 111

      ページ: 6293-6296

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Picosecond Protein Response to the Chromophore Isomerization of Photoactive Yellow Protein: Selective Observation of Tyrosine and Tryptophan Residues by Time-Resolved Ultraviolet Resonance Raman Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Misao Mizuno
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B 111

      ページ: 6293-6296

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 時間分解振動分光法によるタンパク質のダイナミクス解析2007

    • 著者名/発表者名
      水谷泰久
    • 雑誌名

      光学 36

      ページ: 516-523

    • NAID

      10019851644

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 時間分解共鳴ラマン分光法で観るヘムタンパク質の構造ダイナミクスと機能発現機構2007

    • 著者名/発表者名
      水谷泰久
    • 雑誌名

      Biochemistry 46

      ページ: 6086-6096

    • NAID

      110006418738

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-resolved Raman Evidence for Energy "Funneling" through Propionate Side Chains in Heme Cooling2006

    • 著者名/発表者名
      Gaoら
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett. 429

      ページ: 239-243

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Role of heme propionates of myoglobin in vibrational energy relaxation2006

    • 著者名/発表者名
      Koyamaら
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett. 429

      ページ: 404-408

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Evidence for Displacements of C-Helix by CO Ligation and DNA Binding to CooA Revealed by UV Resonance Raman Spectroscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Kuboら
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem. 281

      ページ: 11271-11278

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Picosecond Structural Dynamics of Myoglobin following Photodissociation of Carbon Monoxide As Revealed by Ultraviolet Time-Resolved Resonance Raman Spectroscopy2005

    • 著者名/発表者名
      Akira Satoら
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 14709-14714

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Structural Characterization of the Proximal and Distal Histidine Environment of Cytoglobin and Neuroglobin2005

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Sawaiら
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 13257-13265

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Quaternary Structures of Intermediately Ligated Human Hemoglobin A and Influences from Strong Allosteric Effectors : Resonance Raman Investigation2005

    • 著者名/発表者名
      Shigenori Nagatomoら
    • 雑誌名

      Biophys.J. 89

      ページ: 1203-1213

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] Picosecond protein dynamics of myoglobin upon ligand dissociation studied by ultraviolet resonance Raman spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizutani
    • 学会等名
      Thirteenth International Conference on Time-Resolved Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      Freising, Germany
    • 年月日
      2007-05-24
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 時間分解共鳴ラマン分光法によるタンパク質ダイナミクスの観測:構造変化と機能2007

    • 著者名/発表者名
      水谷泰久
    • 学会等名
      第20回九州分析化学若手の会春の講演会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2007-05-12
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast protein dynamics of myoglobin revealed by time-resolved resonance Raman spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa, Mizutani
    • 学会等名
      12th Korea-Japan Joint Symposium on Frontiers of Molecular Science, "Leading-Edge and the Future of Photo-Molecular Science
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Primary protein responses of myoglobin after ligand dissociation revealed by time-resolved resonance Raman spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa, Mizutani
    • 学会等名
      Telluride Science Research Center Workshop on Protein Dynamics
    • 発表場所
      Telluride, Colorado, USA
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Observation of Primary Structural Changes of Photoreactive Proteins by Picosecond Time-Resolved Ultraviolet Resonance Raman Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Misao Mizuno
    • 学会等名
      Thirteenth International Conference on Time-Resolved Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      Freising, Germany
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Structural dynamics of hemoglobin encapsulated in silica gels2007

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Inagaki
    • 学会等名
      Thirteenth International Conference on Time-Resolved Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      Freising, Germany
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ピコ秒時間分解紫外共鳴ラマン分光によるタンパク質二次構造の高速変化の観測2007

    • 著者名/発表者名
      水野操
    • 学会等名
      第1回分子科学討論会
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] イエロープロテインにおける光誘起構造変化の高速伝播:ピコ秒時間分解紫外共鳴ラマン分光による観測2007

    • 著者名/発表者名
      水野操
    • 学会等名
      日本生物物理学会第45回年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast protein dynamics of myoglobin revealed by time-resolved resonance Raman spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa Mizutani
    • 学会等名
      12th Korea-Japan Joint Symposium on Frontiers of Molecular Science, "Leading-Edge and the Future of Photo-Molecular Science"
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質ダイナミクスと水素結合2007

    • 著者名/発表者名
      水谷泰久
    • 学会等名
      北大低温研共同利用研究集会「低温凝縮系における水素の化学と物性」
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 時間分解共鳴ラマン分光法で観たタンパク質ダイナミクス:ピコ秒からミリ秒まで、可視領域から紫外領域まで2007

    • 著者名/発表者名
      水谷泰久
    • 学会等名
      日本生物物理学会第45回年会シンポジウム「振動分光法が拓く生命科学;分子から細胞まで」
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Structural dynamics of hemeproteins initiated by ligand dissociation2006

    • 著者名/発表者名
      Yasuhisa, Mizutani
    • 学会等名
      20th International Conference on Raman Spectroscopy (ICORS 2006)
    • 発表場所
      Yokohama, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [図書] みず学への誘い2007

    • 著者名/発表者名
      水谷泰久
    • 出版者
      大阪大学出版会
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [備考]

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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