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時間分解紫外共鳴ラマン分光法によるUV-B光受容タンパク質の光反応研究

研究課題

研究課題/領域番号 18J01307
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 物理化学
研究機関東北大学 (2020)
大阪大学 (2018-2019)

研究代表者

田原 進也  東北大学, 薬学研究科, 助教

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード時間分解紫外共鳴ラマン分光法 / ミオグロビン / 原子間接触 / 紫外光受容タンパク質 / 紫外共鳴ラマン分光法
研究実績の概要

本年度はUVR8のマイクロ秒から秒の時間領域のタンパク質構造ダイナミクスを観測する実験を行う予定であった。特に野生型UVR8の芳香族アミノ酸の時間分解紫外共鳴ラマンスペクトルを取得し、光反応中間体を検出したいと計画していた。そしてこれを基にUVR8の機能発現機構と生理機能を考察する計画であった。しかし本年度は新型コロナウィルス流行による大阪大学の入構制限や申請者の東北大学への異動が重なり、研究が思うように進まなかった。特に芳香族アミノ酸の時間分解紫外共鳴ラマン分光測定は大阪大学水谷研究室でしか行えないため、本研究計画を遂行するのは極めて困難な状況であった。本研究課題については、県外移動や大学入構等の制限が撤廃された段階で再開したいと考えている。
一方で本研究課題と並行し、ヘムタンパク質ミオグロビンのピコ秒領域の動作機構に関する研究を行ってきた。ミオグロビンのヘムの鉄原子には一酸化炭素が結合する。ヘムを光励起すると、一酸化炭素が解離し、ヘム近傍のEヘリックスが動くことが知られていた。本研究では野生型ミオグロビンとV68A変異体のEヘリックスの動きをピコ秒時間分解紫外共鳴ラマン分光法により観測した。その結果、この動きが一酸化炭素とEヘリックスのVal68側鎖とのファンデルワールス接触の解消によるものであることが初めて明らかとなった。これは超高速のタンパク質ダイナミクスが原子間の接触変化によって駆動され得ることを初めて示した成果である。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Nonbonded Atomic Contacts Drive Ultrafast Helix Motions in Myoglobin2020

    • 著者名/発表者名
      Shinya Tahara, Misao Mizuno, and Yasuhisa Mizutani
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 124 号: 26 ページ: 5407-5414

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.0c04772

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast Dynamics of Heliorhodopsins2019

    • 著者名/発表者名
      Tahara Shinya、Singh Manish、Kuramochi Hikaru、Shihoya Wataru、Inoue Keiichi、Nureki Osamu、B?j? Oded、Mizutani Yasuhisa、Kandori Hideki、Tahara Tahei
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 123 号: 11 ページ: 2507-2512

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.9b00887

    • 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] Origin of the Reactive and Nonreactive Excited States in the Primary Reaction of Rhodopsins: pH Dependence of Femtosecond Absorption of Light-Driven Sodium Ion Pump Rhodopsin KR22018

    • 著者名/発表者名
      Tahara Shinya、Takeuchi Satoshi、Abe-Yoshizumi Rei、Inoue Keiichi、Ohtani Hiroyuki、Kandori Hideki、Tahara Tahei
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 122 号: 18 ページ: 4784-4792

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b01934

    • 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] Spectroscopic Study of Proton-Transfer Mechanism of Inward Proton-Pump Rhodopsin, Parvularcula oceani Xenorhodopsin2018

    • 著者名/発表者名
      Inoue Keiichi、Tahara Shinya、Kato Yoshitaka、Takeuchi Satoshi、Tahara Tahei、Kandori Hideki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 122 号: 25 ページ: 6453-6461

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b01279

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Triggers of Primary Protein Dynamics in Photoreceptor Proteins2020

    • 著者名/発表者名
      田原進也
    • 学会等名
      第58回日本生物物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Atomic Contacts Drive Ultrafast Helix Motions in Myoglobin2020

    • 著者名/発表者名
      Shinya Tahara, Misao Mizuno, Yasuhisa Mizutani
    • 学会等名
      11th Asian Conference on Ultrafast Phenomena
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Atomic Contacts Drive Structual Changes of Myoglobin2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Tahara, Misao Mizuno, Yasuhisa Mizutani
    • 学会等名
      19th Time Resolved Vibrational Spectroscopy
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Universality of Ultrafast Protein Dynamics of Rhodopsins Revealed by Femtosecond Time-Resolved Ultraviolet Stimulated Raman Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Tahara,Rika Kurihara,Keiichi Kojima, Hikaru Kuramochi, Satoshi Takeuchi, Yuki Sudo, Tahei Tahara
    • 学会等名
      第99回日本化学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast Protein Dynamics of Bacteriorhodopsin Revealed by Deep-UV Femtosecond Stimulated Raman Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Shinya Tahara, Hikaru Kuramochi, Satoshi Takeuchi, Tahei Tahara
    • 学会等名
      XXVIth International Conference on Raman Spectroscopy
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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