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新規時間分解拡散法の開発とタンパク質構造・分子間相互作用検出への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H03008
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
研究機関京都大学

研究代表者

寺嶋 正秀  京都大学, 理学研究科, 教授 (00188674)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2019年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2018年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードタンパク質反応 / 分子間相互作用 / 光反応 / 拡散 / 熱力学 / 拡散係数 / タンパク質 / 反応 / 時間分解
研究成果の概要

反応に伴うタンパク質中間体構造変化を時間分解で検出するため、時間分回転拡散係数法の開発を行った。金属錯体からの発光を用いて、大きなタンパク質の回転拡散係数を測定することに成功した。Lysozymeの種々の部位にシステイン残基を導入した変異体を作製し、そのシステインに蛍光色素をつけ、二次構造に変化がない部位を特定した。これらの変異体について、回転拡散係数の変性剤濃度依存性を明らかにし、変性過程での通説となっている2状態遷移とは違う過程を見出した。さらに、揺らぎ運動とその部位依存性を示した。また、時間分解並進拡散法で、タンパク質の反応に円二色性などでは検出できない構造変化を検出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

タンパク質の機能発現を分子レベルで解明することは、生命科学や医学や薬学においても非常に重要なテーマである。このために、X線結晶解析を主とする構造解析が国家レベルの巨大予算で行われているが、そうした静的構造だけでなく動的特性の解明が反応機構を明らかにするために不可欠である。このために、種々の分光法が開発されてきたが、そうした分光法でも検出できない暗い過程が多く存在する。この難点を克服するために、ここでは時間分解並進拡散係数法とともに時間分解回転拡散係数法を提案し、そのシステム開発を行った。この研究は、多くの学術分野で役に立つ方法というだけでなく、医療や薬開発などの社会的に重要な分野に応用できる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (62件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 1件、 査読あり 17件) 学会発表 (43件) (うち国際学会 12件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Spiropyran labeling for sensitive probing of protein diffusion by the transient grating method2020

    • 著者名/発表者名
      S. Takaramoto, Y. Nakasone, K. Sadakane, S. Maruta, M. Terazima
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 739 ページ: 136919-136919

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2019.136919

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 過渡回折格子法が拓くバイオサイエンス2020

    • 著者名/発表者名
      高門輝,寺嶋正秀
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 89 ページ: 30-34

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-Resolved Study of Interprotein Signaling Process of a Blue Light Sensor PapB-PapA Complex2019

    • 著者名/発表者名
      Nakasone, Y., Kikukawa, K., Masuda, S. and Terazima, M.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: in press 号: 15 ページ: 3210-3218

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.9b00196

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of conformation changes in full-length Phytochrome from cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803 (Cph1) monitored by time-resolved translational diffusion detection2019

    • 著者名/発表者名
      K.Takeda, M. Terazima
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 58 号: 24 ページ: 2720-2729

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.9b00081

    • NAID

      120006653008

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-Resolved Diffusion Detection with Microstopped Flow System2019

    • 著者名/発表者名
      Nakasone Yusuke、Takaramoto Shunki、Terazima Masahide
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 91 号: 18 ページ: 11987-11993

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b02897

    • NAID

      120006731124

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced conformational fluctuations during protein reactions2019

    • 著者名/発表者名
      M.Terazima
    • 雑誌名

      Chem.Lett.

      巻: 48 号: 8 ページ: 802-810

    • DOI

      10.1246/cl.190195

    • NAID

      130007687666

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 過渡回折格子分光法による,光受容体フォトトロピンの反応機構と多様性2019

    • 著者名/発表者名
      中曽根祐介, 寺嶋正秀
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 59 号: 3 ページ: 144-146

    • DOI

      10.2142/biophys.59.144

    • NAID

      130007653149

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of conformation changes in full-length Phytochrome from cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803 (Cph1) monitored by time-resolved translational diffusion detection2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takeda, M. Terazima
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: -

    • NAID

      120006653008

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoreaction Dynamics of LOV1 and LOV2 of Phototropin from Chlamydomonas reinhardtii2018

    • 著者名/発表者名
      Nakasone Yusuke、Ohshima Masumi、Okajima Koji、Tokutomi Satoru、Terazima Masahide
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.B

      巻: 122 号: 6 ページ: 1801-1815

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.7b10266

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sequential DNA Binding and Dimerization Processes of the Photosensory Protein EL2222018

    • 著者名/発表者名
      Takakado Akira、Nakasone Yusuke、Terazima Masahide
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 57 号: 10 ページ: 1603-1610

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.7b01206

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoreaction of BlrP1: the role of a nonlinear photo-intensity sensor2018

    • 著者名/発表者名
      Shibata Kosei、Nakasone Yusuke、Terazima Masahide
    • 雑誌名

      Phys.Chem.Chem.Phys.

      巻: 20 号: 12 ページ: 8133-8142

    • DOI

      10.1039/c7cp08436f

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoinduced orientation change of the dimer structure of the Pr-I state of Cph1Δ22018

    • 著者名/発表者名
      K. Takeda, M. Terazima
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 57 号: 33 ページ: 5058-5071

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.8b00605

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel physical chemistry approaches in biophysical researches with advanced application of lasers: Detection and manipulation2018

    • 著者名/発表者名
      Iwata Koichi、Terazima Masahide、Masuhara Hiroshi
    • 雑誌名

      BBA

      巻: 1862 号: 2 ページ: 335-357

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2017.11.003

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 光熱変換現象の時間分解検出と化学反応解析への応用2018

    • 著者名/発表者名
      寺嶋正秀
    • 雑誌名

      分光研究

      巻: 67 ページ: 22-34

    • NAID

      40021548275

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Light-Induced Conformational Changes of LOV2-Kinase and the Linker Region in Arabidopsis Phototropin22017

    • 著者名/発表者名
      Takakado Akira、Nakasone Yusuke、Okajima Koji、Tokutomi Satoru、Terazima Masahide
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.B

      巻: 121 号: 17 ページ: 4414-4421

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.7b01552

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative study of thylakoid membranes in terminal heterocysts and vegetative cells from two cyanobacteria, Rivularia M-261 and Anabaena variabilis, by fluorescence and absorption spectral microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Nozue S, Katayama M, Terazima M, *Kumazaki S
    • 雑誌名

      Biochim Biophys Acta

      巻: 1858 号: 9 ページ: 742-749

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2017.05.007

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoinduced dimerization of a photosensory DNA-binding protein EL222 and its LOV domain2017

    • 著者名/発表者名
      Takakado Akira、Nakasone Yusuke、Terazima Masahide
    • 雑誌名

      Phys.Chem.Chem.Phys.

      巻: 19 号: 36 ページ: 24855-24865

    • DOI

      10.1039/c7cp03686h

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アゾベンゼン誘導体の光誘起核形成に関する時間分解測定2019

    • 著者名/発表者名
      中岡育也,中曽根祐介,杉安和憲,寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ストップトフローシステムと高速拡散観測手法の融合によるタンパク質反応の検出2019

    • 著者名/発表者名
      宝本俊輝,中曽根祐介,寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] バクテリオフィトクロムDrBphPの光反応ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      立川景也,武田公利,中曽根祐介,寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 青色光センサータンパク質EB1のBLUFドメインの光励起によるダイマー化反応2019

    • 著者名/発表者名
      柴田耕生,中曽根祐介,寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 分子夾雑系における光センサー蛋白質の動的挙動―揺らぎと反応ダイナミクス―2019

    • 著者名/発表者名
      中曽根 祐介, 村上 大斗, 寺嶋 正秀
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光センサータンパク質PYPと下流分子PBPによる励起波長依存的な会合・解離反応ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      金 穂香, 中曽根 祐介, 高門 輝, 山崎 洋一, 上久保 裕生, 寺嶋 正秀
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] LOVドメイン型光活性化アデニル酸シクラーゼmPACの光反応ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      生駒 美里, 中曽根 祐介, 寺嶋 正秀
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光センサーLOV2ドメインの光反応中間体の構造揺らぎ検出2019

    • 著者名/発表者名
      床次 俊郎, 中曽根 祐介, 寺嶋 正秀
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] TG法を用いたOCPとFRPの時間分解相互作用ダイナミクスの検出2019

    • 著者名/発表者名
      大畑 貴聖, 中曽根 祐介, 寺嶋 正秀
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 時間分解拡散法から観る光で触媒活性を制御するタンパク質BlrP1反応2019

    • 著者名/発表者名
      柴田耕生, 中曽根 祐介, 寺嶋 正秀
    • 学会等名
      第42回溶液化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Nonlinear light intensity dependence of photocatalytic reaction of a blue light sensor protein BlrP12019

    • 著者名/発表者名
      Masahide Terazima
    • 学会等名
      International Conference on Photocatalysis and Photoenergy 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-resolved compressibility change of short lived intermediate species during a protein reaction2019

    • 著者名/発表者名
      Masahide Terazima, Kunisato Kuroi, Yusuke Nakasone
    • 学会等名
      The 12th International Workshop on Subsecond Thermophysics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-resolved detection of photoinduced heating and volume changes during protein reactions2019

    • 著者名/発表者名
      Masahide Terazima
    • 学会等名
      International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光センサー蛋白質PYPの光反応および下流分子PBPとの相互作用に対するpH依存性2019

    • 著者名/発表者名
      金穂香, 中曽根祐介, 高門輝, 山崎洋一, 上久保裕生, 寺嶋正秀
    • 学会等名
      日本化学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バクテリアの走光性制御タンパク質PixDの10量体構造とその安定性2019

    • 著者名/発表者名
      床次俊郎, 中曽根祐介, 寺嶋正秀
    • 学会等名
      日本化学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 光活性化アデニル酸シクラーゼの光反応ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      中曽根祐介, 寺嶋正秀
    • 学会等名
      日本化学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フォトクロミック分子を利用した蛋白質の高時間分解拡散観測手法2019

    • 著者名/発表者名
      宝本俊輝, 中曽根祐介, 寺嶋正秀
    • 学会等名
      日本化学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バクテリオフィトクロムDrBphPの光反応ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      立川景也, 武田公利, 中曽根祐介, 寺嶋正秀
    • 学会等名
      日本化学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Time-resolved diffusion sensor reveals DNA recognition dynamics of proteins2019

    • 著者名/発表者名
      M. Terazima
    • 学会等名
      Pittcon 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermodynamical properties of short lived intermediates to reveal driving force of reactions of a blue light photosensor protein2018

    • 著者名/発表者名
      M. Terazima
    • 学会等名
      30th ESAT - European Seminar on Applied Thermodynamics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-resolve diffusion technique to probe conformation changes during protein reactions in aqueous solution2018

    • 著者名/発表者名
      M. Terazima
    • 学会等名
      The 12th Mini-Symposium on Liquids
    • 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] 青色光受容タンパク質PYPと下流分子PBPによる複合体形成ダイナミクスの検出2018

    • 著者名/発表者名
      金穂香,中曽根祐介,高門輝,山崎洋一,上久保裕生,寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 青色光センサータンパク質PixDの分子機能におけるC末端領域の重要性2018

    • 著者名/発表者名
      床次俊郎,中曽根祐介,寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バクテリオフィトクロムDrBphP光受容ドメインの光反応ダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      立川景也,武田公利,中曽根祐介,寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Protein diffusion probed by the transient grating method with a photochromic molecule2018

    • 著者名/発表者名
      S. Takaramoto, Y. Nakasone, M. Terazima
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Diversity of photochemical reactions of Flavin-based photoreceptors2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakasone, M. Terazima
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dynamics of protein-water interaction and conformation changes during reactions2018

    • 著者名/発表者名
      M. Terazima
    • 学会等名
      EMLG/JMLG 2018 & 41st SSCJ
    • 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] Reaction Dynamics of Photo-induced Protein-DNA Interaction2018

    • 著者名/発表者名
      M. Terazima
    • 学会等名
      Trombay Symposium on Radiation & Photochemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] いかにして刺激受容後にタンパク質分子全体の構造変化過程や標的分子との分子間反応過程を時間分解で捉えるか2017

    • 著者名/発表者名
      寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子研研究会「触媒反応であるタンパク質反応を分子科学的観点から捉える」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Light induced heating and volume changes to reveal protein reactions2017

    • 著者名/発表者名
      M. Terazima
    • 学会等名
      9th International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multiphoton excitation controls inter-protein interaction of light sensory proteins2017

    • 著者名/発表者名
      M. Terazima
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on photochemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-resolved compressibility measurement reveals driving force of protein reactions2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakajima, Y. Nakasone, S. Tokutomi, K. Okajima, M. Terazima
    • 学会等名
      21st European conference on thermophysical properties
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of the stopped-flow TG method to the denaturation of a photosensory protein2017

    • 著者名/発表者名
      S. Takaramoto, Y. Nakasone, M. Terazima
    • 学会等名
      生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Time-resolved study of protein reactions using the transient grating method combined with a stopped-flow apparatus2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakasone, S. Takaramoto, M. Terazima
    • 学会等名
      生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Study on the diversity of photoreactions among various homologous PixD proteins2017

    • 著者名/発表者名
      S. Tokonami, Y. Nakasone, M. Terazima
    • 学会等名
      生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Transient grating method revealed a DNA binding process of a light sensor protein EL2222017

    • 著者名/発表者名
      A. Takakado, Y. Nakasone, M. Terazima
    • 学会等名
      生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 赤色光センサータンパク質Cph1の光受容ドメインからキナーゼへの構造変化過程2017

    • 著者名/発表者名
      武田公利,寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 青色光受容タンパク質BlrP1の光強度依存性と光反応ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      柴田耕生, 中曽根祐介, 寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] アゾベンゼンで制御する光応答性DNAの反応ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      端村航,中曽根祐介,大威英晃,神谷由紀子,浅沼浩之,寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光センサーBLUFドメインの光反応:遅い吸収変化の由来2017

    • 著者名/発表者名
      小野瀬森彦,中曽根祐介,柴田耕生,寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ストップトフローと過渡回折格子法を組み合わせた蛋白質反応検出法2017

    • 著者名/発表者名
      中曽根祐介,宝本俊輝,寺嶋正秀
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 時間分解拡散法から観るタンパク質とDNAの結合ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      高門輝, 中曽根祐介, 寺嶋正秀
    • 学会等名
      溶液化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Time-resolved diffusion technique can detect conformation dynamics of photosensor proteins2017

    • 著者名/発表者名
      M. Terazima
    • 学会等名
      Asia Oceania Conference on Photobiology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 京都大学大学院理学研究科化学専攻光物理化学研究室

    • URL

      http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/hikari/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [備考] 京都大学大学院理学研究科化学専攻 光物理化学研究室

    • URL

      http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/hikari/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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