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サイクル反応ではなくフォトクロミズムを示すロドプシンの反応機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 20044012
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
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) 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2008年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード光異性化反応 / レチナール / 光情報変換 / 赤外分光 / 内部結合水 / 構造変化 / 古細菌型ロドプシン / バクテリオロドプシン
研究概要

バクテリオロドプシン(BR)など古細菌型ロドプシンの光反応は100%のサイクル反応が常識であったが、我々はAnabaena sensory rhodopsin(ASR)が100%のフォトクロミズム反応を示すことを発見した(JACS, 2007)。BRとASRの結晶構造は類似しており、どのようにしてよく似た蛋白質構造が、レチナールという同一分子の全く異なる光反応をもたらすのか、そのメカニズムは未解明である。本研究では、遺伝子工学的な手法によって作製したASRの変異蛋白質の分光学的な解析を行うことで、ASRの特異なフォトクロミズム反応のメカニズムを明らかにすることを試みた結果、以下の研究成果が得られた。
ロドプシンのサイクル反応、フォトクロミズム反応のいずれも最初の光反応はC13=C14部位のピコ秒時間領域での異性化反応であるが、ミリ秒の時間領域で起こる熱異性化反応の部位が異なるため、それぞれの反応過程が実現する。低温赤外分光をASRの後期中間体であるL中間体に対して適用したところ、ASRに特異的な細胞質側での構造変化を明らかにすることができた。このような構造変化が信号伝達に必須であるとともに、フォトクロミズム反応にも関わるものと考えられる。
本研究においては、光反応がサイクル型になるバクテリオロドプシン(BR)やクロライドポンプのハロロドプシン(HR)、光センサーであるセンサリーロドプシンI(SRI)、センサリーロドプシンII(SRII)などの光反応に関しても特徴的な構造変化などを明らかにすることができた。

報告書

(1件)
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2008 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (27件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Structural Changes of Salinibacter Sensory Rhodopsin I upon Formation of the K and M Photointermediates2008

    • 著者名/発表者名
      D. Suzuki, Y. Sudo, Y. Furutani, H. Takahashi, M. Homma and H. Kandori
    • 雑誌名

      Biochemistry 47

      ページ: 12750-12759

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional Evaluation of Iron Oxypyriporphyrin in Protein Heme Pocket2008

    • 著者名/発表者名
      S. Neya, M. Suzuki, H. Ode, T. Hoshino, Y. Furutani, H. Kandori, H. Hori, K. Imai and T. Komatsu
    • 雑誌名

      Inorg. Chem 47

      ページ: 10771-10778

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] FTIR Study of the L Intermediate of Anabaena Sensory Rhodopsin : Structural Changes in the Cytoplasmic Region2008

    • 著者名/発表者名
      A. Kawanabe, Y. Furutani, S. R. Yoon, K-H. Jung, and H. Kandori
    • 雑誌名

      Biochemistry 112

      ページ: 10033-10040

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast Pump-Probe Study of the Primary Photoreaction Process in pharaonis Halorhodopsin : Halide-Ion Dependence and Isomerization Dynamics2008

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura, S. Takeuchi, M. Shibata, M. Demura H. Kandori and T. Tahara
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem B 112

      ページ: 12795-12800

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Salinibacter Sensory Rhodopsin : Sensory Rhodopsin I-like Protein from a Eubacterium2008

    • 著者名/発表者名
      T. Kitajima-Ihara, Y. Furutani, D. Suzuki, K. Ihara, H. Kandori, M. Homma and Y. Sudo
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem 283

      ページ: 23533-23541

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Steric Constraint in the Primary Photoproduct of Sensory Rhodopsin II Is a prerequisite for Light-Signal Transfer to HtrII2008

    • 著者名/発表者名
      M. Ito, Y. Sudo, Y. Furutani, T. Okitsu, A.Wada, M. Homma JL. Spudich and H. Kandori
    • 雑誌名

      Biochemistry 47

      ページ: 6208-6215

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Active Internal Waters in the Bacteriorhodopsin Photocycle. A Compa rative Study of the L and M Intermediates at Room and Cryogenic Temperatures by Infrared Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      V. A. Lorenz-Fonfria, Y. Furutani and H. Kandori
    • 雑誌名

      Biochemistry 47

      ページ: 4071-4081

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Color Change of Proteorhodopsin by a Single Amino Acid Replacement at a Distant Cytoplasmic Loop2008

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshitugu, M. Shibata, D. Ikeda, Y. Furutani and H. Kandori
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed 47

      ページ: 3923-3926

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protein-Protein Interaction of a pharaonis Halorhodopsin Mutant Forming a Complex with pharaonis Halobacterial Transducer Protein II Detected by Fourier Transform Infrared Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Furutani, M. Ito, Y. Sudo, N. Kamo and H. Kandori
    • 雑誌名

      Photochem. Photobio (in press)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Yields for the Light Adaptations in Anabaena Sensory Rhodopsin and Bacteriorhodopsin2008

    • 著者名/発表者名
      A. Wada, A. Kawanabe, Y. Furutani, H. Kandori and H. Ohtani
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett 453

      ページ: 105-108

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アナベナセンサリーロドプシンとトランスデューサータンパク質との相互作用の全反射赤外分光法による研究2008

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞、中妻亜弥、川鍋陽、Kwang-Hwan Jung、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 紅色細菌の光化学反応中心のプロトン取り込みに関わる水分子の検出2008

    • 著者名/発表者名
      岩田達也、Mark L. Paddock、 Melvin Y. Okamura、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] バクテリアのセンサーロドプシンに対する1アミノ酸の置換で実現した内向きのプロトンポンプ2008

    • 著者名/発表者名
      川鍋陽、古谷祐詞、Kwang-Hwan Jung、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 全反射赤外分光法によるファラオニスフォボロドプシンのプロトン放出機構の研究2008

    • 著者名/発表者名
      北出祐也、古谷祐詞、加茂直樹、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 同位体標識試料を用いたLOV2ドメインの光誘起構造変化の赤外分光解析2008

    • 著者名/発表者名
      小山貴之、山本渥史、佐藤義彰岩田達也、松岡大介、徳富哲、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] センサリーロドプシン1の正の走光性のための情報伝達におけるTyrの役割2008

    • 著者名/発表者名
      高橋はづき、古谷祐詞、佐々木純、John.L Spudich、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 光回復酵素およびクリプトクロムの光誘起構造変化の研究2008

    • 著者名/発表者名
      張宇、岩田達也、人見研一、Elizabeth D.Getzoff、藤堂剛、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Gloeobacter rhodopsinにおけるレチナールのall-trans型と13-cis型の熱平衡は水和量に依存する2008

    • 著者名/発表者名
      橋本匡平、古谷祐詞、Kwang-Hwan Jung、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] プロトンポンプへの機能転換をめざしたハロロドプシンの変異導入2008

    • 著者名/発表者名
      中島啓介、柴田幹大、出村誠、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ロドプシンのカーボンナノチューブへの内包2008

    • 著者名/発表者名
      川島崇睦、柳和宏、古谷祐詞、片浦弘道、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ppRにウシロドプシンの第三ループを組み込んだキメラタンパク質の研究2008

    • 著者名/発表者名
      中妻亜弥、川鍋陽、古谷祐詞、山下高廣、七田芳則、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] D85N変異体を用いて解析したバクテリオロドプシンのシッフ塩基部位の水素結合構造2008

    • 著者名/発表者名
      山田純也、柴田幹大、井原邦夫, 神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 紅色光合成細菌の反応中心におけるHis-H126/His-H128の変異がQA-に与える影響2008

    • 著者名/発表者名
      渡邉彰英、岩田達也、Mark L.Paddock、Melvin Y.Okamura、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ヒドロキシルアミン存3下でのウシロドプシンの赤外分光解析2008

    • 著者名/発表者名
      片山耕大、古谷裕司、神取秀樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会第46回年会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 生体エネルギー研究における全反射赤外分光法の可能性2008

    • 著者名/発表者名
      神取秀樹、古谷祐詞
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第34回討論会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 細菌のべん毛モーターを駆動する固定子複合体中のイオン透過機構の解析2008

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気、北出祐也、寺島浩行吉住玲、小嶋勝、小嶋誠司、古谷祐詞、神取秀樹、本間道夫
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第34回討論会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] The Determinant of Light-Energy and Light-Signal Conversion in Rhodopsins2008

    • 著者名/発表者名
      H. Kandori
    • 学会等名
      Korea-Japan Frontier Photoscience Symposium
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] バクテリオロドプシンのプロトン放出基としてのプロトン化水クラスターの構造解析2008

    • 著者名/発表者名
      神取秀樹、V.A.Lorenz-Fonfria, 古谷祐詞
    • 学会等名
      第2回分子科学討論会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] M6L4型かご状錯体のアダマンタン包接体における光誘起電子移動反応の赤外分光解析2008

    • 著者名/発表者名
      古谷祐詞、河野正規、中林耕二吉沢道人、神取秀樹、藤田誠
    • 学会等名
      第2回分子科学討論会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 硝酸イオン結合型ハロロドプシンによるアニオン輸送機構の解析2008

    • 著者名/発表者名
      中島啓介、柴田幹大、出村誠、神取秀樹
    • 学会等名
      第2回分子科学討論会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] センサリーロドプシンIの活性化過程におけるプロトン移動反応の赤外分光による解析2008

    • 著者名/発表者名
      高橋はづき、古谷祐詞、佐々木純、John.L Spudich、神取秀樹
    • 学会等名
      第2回分子科学討論会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] サイクル反応ではなくフォトクロミズムを示すロドプシンの反応機構解明2008

    • 著者名/発表者名
      神取秀樹
    • 学会等名
      特定領域研究「フォトクロミズム」第2回公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ロドプシンの特殊な水とプロトン化水クラスター2008

    • 著者名/発表者名
      神取秀樹
    • 学会等名
      生理研研究会「膜機能分子ダイナミクスの分子機構解明に向けて」
    • 発表場所
      岡崎
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Water Dynamics in Bacteriorhodopsin : FTIR Study at Low-and Room-Temperatures2008

    • 著者名/発表者名
      V. A. Lorenz Fonfria, Y. Furutani and H. Kandori
    • 学会等名
      The 13th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      Barcelona
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Protein-Protein Interactions in Sensory Rhodopsins Studied by FTIR Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Furutani and H. Kandori
    • 学会等名
      The 13th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      Barcelona
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] The Determinant of Light-Energy and Light-Signal Conversion in Rhodonsins2008

    • 著者名/発表者名
      H. Kandori
    • 学会等名
      10th International Symposium on Biotechnology, Metal Complexes, andCatalysis
    • 発表場所
      Zhengzhou, China
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 時間分解赤外分光法によるバクテリオロドプシンの内部結合水の構造解析2008

    • 著者名/発表者名
      神取秀樹
    • 学会等名
      蛋白研セミナー「生物における光情報変換の一般性と多様性」
    • 発表場所
      吹田
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考] 神取研究室ホームページ

    • URL

      http://www.ach.nitech.ac.jp/~physchem/kandori/index_j.html

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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