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粘土でロドプシンをつくる

研究課題

研究課題/領域番号 17657050
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 生物物理学
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

神取 秀樹  名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (70202033)

研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2005年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード生物物理 / ナノバイオ / 生体分子 / 蛋白質 / 粘土 / 波長制御 / レチナール / ロドプシン / プロトンポンプ / 内部結合水 / 赤外分光法 / スイッチ / バクテリオロドプシン / 塩素イオンポンプ / 光受容蛋白質
研究概要

ロドプシンは動物や古細菌に存在する光受容蛋白質であり、レチナール発色団の光異性化反応を利用して光をエネルギーや情報へと変換する。レチナール分子を取り囲む蛋白質反応場がレチナールの電子状態を制御する結果、我々はさまざまな色を見ることができるのである。蛋白質場のはたらきを人工的に再現することはきわめて困難であったが、最近、粘土層間を用いて蛋白質と同じようなレチナール分子の波長制御が可能であることが報告された。そこで本研究では、粘土層問においてどのようなメカニズムでレチナール分子の波長制御が可能になっているのか明らかにすると同時に、異性化・プロトン移動といったロドプシンにおける機能の発現を粘土層間という新しい反応場において試みる。本年度は、特に色覚に関わるような波長制御といった観点から研究を行った結果、以下の成果を得た。
これまで粘土層間を界面活性剤で修飾し、疎水性と親水性の両方をもつ層間だけにロドプシンの発色団であるレチナールシッフ塩基がインターカレートされると考えられてきた。しかしながら、我々はベンゼン中でレチナールシッフ塩基と直接、加えることにより粘土層問への導入と可視領域の吸収の発現に成功した。そしてモンモリロナイトという粘土の産地に依存して色が変わることを発見した。この成果は蛋白質が行っている色覚の波長制御を、初めてそれ以外の系で実現したことに他ならず、現在、原著論文を投稿中である。
一方、粘土層問のコントロールとなる蛋白質反応場での光反応の研究は順調に伸展させることができ、2006年に15編の原著論文を報告した。また、平成18年度には9件の国際会議における招待講演を受けている。

報告書

(2件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (28件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Photoisomerization Processes in the 13-cis and All-trans Forms of Anabaena Sensory Rhodopsin at 77 K2006

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

      Biochemistry 45・14

      ページ: 4362-4370

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Temperature-Dependent Interactions between Photoactivated pharaonis Phoborhodopsin and Its Transducer2006

    • 著者名/発表者名
      K.Kamada et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 45・15

      ページ: 4859-4866

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Assignment of the Hydrogen-Out-Of-Plane and In-Plane Vibrations of the Retinal Chromonhore in the K Intermediate of pharaonis Phoborhodopsin2006

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

      Biochemistry 45・39

      ページ: 11836-11843

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Functional importance of the interhelical hydrogen bond between THR204 and TYR174 of sensory rhodopsin II and its alteration during the signaling process2006

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

      Journal of Biological Chemistry 281・45

      ページ: 34239-34245

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Conformational Coupling between the Cytoplasmic Carboxylic Acid and the Retinal in a Fungal Light-Driven Proton Pump2006

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

      Biochemistry 45・51

      ページ: 15349-15358

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Demura and Hideki Kandori, Deprotonation of Glu234 during the Photocycle of Natronomonas pharaonis Halorhodopsin2006

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

      Chem. Phys. Lett. 432

      ページ: 545-547

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Photochemistry in Phototropin, a Blue Light Sensor Protein in Plants2006

    • 著者名/発表者名
      T.Iwata, H.Kandori
    • 雑誌名

      Journal of the Chinese Chemical Society 53巻

      ページ: 67-73

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Photoreaction Cycle of the Light, Oxygen, and Voltage Domain in FKF1 Determined by Low-Temperature Absorption Spectroscopy2006

    • 著者名/発表者名
      K.Zikihara et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 45・36

      ページ: 10828-10837

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Identification of the C=O Stretching Vibrations of FMN and Peptide Backbone by ^<13> C-Labeling of the LOV2 domain of Adiantun Phytochrome32006

    • 著者名/発表者名
      T.Iwata et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 45・51

      ページ: 15384-15391

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Internal Water Molecules of the Proton-pumping Halorhodopsin in the Presence of Azide.2006

    • 著者名/発表者名
      N.Muneda et al.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 128

      ページ: 6294-6295

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Hydrogen-bonding Interaction of the Protonated Schiff Base with Halides in a Chloride-pumping Bacteriorhodopsin Mutant.2006

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

      Biochemistry 45

      ページ: 10633-10640

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Structural Changes in Bacteriorhodopsin Following Retinal Photoisomerization from the 13-cis Form.2006

    • 著者名/発表者名
      N.Mizuide et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 45

      ページ: 10674-10681

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Strongly Hydrogen-bonded Water Molecule is Observed only in the Alkaline Form of Proteorhodopsin.2006

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

      Chem. Phys. 324

      ページ: 705-708

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Water Structural Changes in the Activation Process of the LOV2 Domain of Adiantum Phytochrome3.2005

    • 著者名/発表者名
      Nozaki et al.
    • 雑誌名

      J.Mol.Struct. 735/736

      ページ: 259-265

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Reactive Cysteine is Protonated in the Triplet Excited State of the LOV2 Domain in Adiantum Phytochrome3.2005

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

      J.Am.Chem.Soc. 127

      ページ: 1088-1089

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Structural Changes of the Complex between pharaonis Phoborhodopsin and Its Cognate Transducer upon Formation of the M Photointermediate.2005

    • 著者名/発表者名
      Furutani et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 2909-2915

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] FTIR Studies of Internal Water Molecules in the Schiff Base Region of Bacteriorhodopsin.2005

    • 著者名/発表者名
      Shibata et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 7406-7413

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Comparative Investigation of the LOV1 and LOV2 Domains in Adiantum Phytochrome3.2005

    • 著者名/発表者名
      Iwata et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 7427-7434

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] FTIR Studies of the Photoactivation Processes in Squid Retinochrome.2005

    • 著者名/発表者名
      Furutani et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 7988-7997

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Unique Temperature Dependence in the Adduct Formation between FMN and Cysteine S-H Group in the LOV2 Domain of Adiantum Phytochrome3.2005

    • 著者名/発表者名
      Nozaki et al.
    • 雑誌名

      Chem.Phys.Lett. 410

      ページ: 59-63

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Hydrogen-Bonding Alterations of the Protonated Schiff Base and Water Molecule in the Chloride Pump of Natronobacterium pharaonis.2005

    • 著者名/発表者名
      Shibata et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 12279-12286

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] FTIR Spectroscopy of the All-Trans Form of Anabaena Sensory Rhodopsin at 77 K : Hydrogen Bond of a Water between the Schiff Base and Asp75.2005

    • 著者名/発表者名
      Furutani et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 12287-12296

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Strongly Hydrogen-Bonded Water Molecule Present near the Retinal Chromophore of Leptosphaeria Rhodopsin, the Bacteriorhodopsin-like Proton Pump from a Eukaryote.2005

    • 著者名/発表者名
      Sumii et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry 44

      ページ: 15159-15166

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Redox-induced Protein Structural Changes in Cytochrome bo Revealed by Fourier-transform Infrared Spectroscopy and ^<13>C-Tyr-labeling.2005

    • 著者名/発表者名
      Kandori et al.
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 280

      ページ: 32821-32826

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Steric Constraint in the Primary Photoproduct of an Archaeal Rhodopsin from Regiospecific Perturbation of C-D Stretching Vibration of the Retinyl Chromophore.2005

    • 著者名/発表者名
      Sudo et al.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 127

      ページ: 16036-16037

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Strongly Hydrogen-Bonded Water Molecules in the Schiff Base Region of Rhodopsins.2005

    • 著者名/発表者名
      Furutani et al.
    • 雑誌名

      Photochem.Photobiol.Sci. 4

      ページ: 661-666

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanism of Photoactivation in the LOV2 Domain of Adiantum Phytochrome3.2005

    • 著者名/発表者名
      Iwata et al.
    • 雑誌名

      Recent Res.Devel.Biochem. 6

      ページ: 1-26

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] イオンポンプの機能にかかわる蛋白質内部の水分子2005

    • 著者名/発表者名
      神取秀樹
    • 雑誌名

      現代化学 414

      ページ: 51-57

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [図書] cis-trans Isomerization in Biochemistry2006

    • 著者名/発表者名
      H.Kandori
    • 出版者
      Retinal binding proteins
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [図書] 細胞生物学事典(イオンポンプ)2005

    • 著者名/発表者名
      神取秀樹
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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