表面増強赤外分光法を用いた膜タンパク質構造・機能解析システムの開発

• 研究課題/領域番号: 21570165
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 園山 正史 群馬大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40242242)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2010年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2009年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 膜タンパク質 / 赤外分光 / 構造・機能解析 / 可溶化 / 界面活性剤 / リン脂質 / 膜タンパク / 再構成 / 可溶 / 金薄膜 / 表面プラズモン共鳴 / 構造安定性 / 金簿膜 / 表面

研究概要

膜タンパク質構造・機能解析システムの構築を目指し、短鎖リン脂質による可溶化、部分フッ素化リン脂質リポソームへの膜タンパク質再構成、表面増強赤外分光計測システムの構築の3つの基盤技術の検討・開発を行った。その結果、短鎖リン脂質は膜タンパク質の可溶化に有用であることが示唆された。また、部分フッ素化リン脂質により、膜タンパク質が天然類似の構造・機能を有する存在環境を実現できることを明らかにした。さらに金薄膜表面にタンパク質を固定した、表面増強効果を利用した計測システムを構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Solubilizaiotn and structuralstability of bacteriorhodopsin with amild nonionic detergent n-octyl-β-thioglucoside (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Asada and M. Sonoyama
  • 雑誌名: Biosci. Biotech. Biochem 巻: 75 ページ: 376-378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solubilizaiotn and structural stability of bacteriorhodopsin with a mild nonionic detergent n-octyl-β-thioglucoside (2011)
  • 著者名/発表者名: Asada, A., Sonoyama, M.
  • 雑誌名: Biosci.Biotech.Biochem. 巻: 7 ページ: 376-378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of lipid phasetransition on molecular assembly andstructural stability of bacteriorhodopsin reconstituted into phosphatidylcholine liposomes with different acyl-chain lengths (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Yokoyama, L. Negishi, T. Kitoh, M. Sonoyama, Y. Asami, S. Mitaku
  • 雑誌名: J. Phys.Chem. B 巻: 114 ページ: 15706-15711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly stable solubilization of membrane protein bacteriorhodopsin with a short chain phospholipid diheptanoylphosphatidylcholine (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Sonoyama, M. Fukumoto, Y. Kuwabara
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 39 ページ: 876-877
  • NAID: 10027184098
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural changes of bacteriorhodopsin in purplemembranes induced by irreversible photobleaching with heterogeneous and homogeneous stability (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Yokoyama, M. Sonoyama, S. Mitaku
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol 巻: 86 ページ: 297-301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural changes of bacteriorhodopsin in purple membranes induced by irreversible photobleaching with heterogeneous and homogeneous stability (2010)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, Y., Sonoyama, M., Mitaku, S.
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. 巻: 86 ページ: 297-301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly stable solubilization of membrane protein bacteriorhodopsin with a short chain phospholipid diheptanoylphosphatidylcholine (2010)
  • 著者名/発表者名: Sonoyama, M., Fukumoto, M., Kuwabara, Y.
  • 雑誌名: Chem.Lett. 巻: 39 ページ: 876-877
  • NAID: 10027184098
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of lipid phase transition on molecular assembly and structural stability of bacteriorhodopsin reconstituted into phosphatidylcholine liposomes with different acyl-chain lengths (2010)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, Y., Negishi, L., Kitoh, T., Sonoyama, M., Asami, Y., Mitaku, S.
  • 雑誌名: J.Phys.Chem. 巻: 114 ページ: 15706-15711
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural changes of bacteriorhodopsin in purple membranes induced by irreversible photobleaching with heterogeneous and homogeneous stability (2010)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, Y., Sonoyama, M., Mitaku, S.
  • 雑誌名: Photochem.Photobiol. 86 ページ: 297-301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of molecular assemblyon photocycle of reconstituted bacteriorhodops in : Significant blueshift of the late M photointermediatein the liquid crystalline phase (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Sonoyama, T. Kikukawa, Y. Yokoyama, M. Demura, N. Kamo, S. Mitaku
  • 雑誌名: Chem.Lett 巻: 38 ページ: 1134-1135
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of molecular assembly on photocycle of reconstituted bacteriorhodopsin : Significant blue shift of the late M photointermediate in the liquid crystalline phase (2009)
  • 著者名/発表者名: Sonoyama, M., Kikukawa, T., Yokoyama, Y., Demura, M., Kamo, N., Mitaku, S.
  • 雑誌名: Chem.Lett. 38 ページ: 1134-1135
  • NAID: 10027175463
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bisphenol A weakens calcium binding affinity of sites III and IV in C-terminal domain of bovine brain calmodulin (2009)
  • 著者名/発表者名: Murayama, K., Sonoyama, M., Terada, T., Yokoyama, Y., Nara, M., Tomida, M., Matsuda, S.
  • 雑誌名: Chem.Lett. 38 ページ: 1062-1063
  • NAID: 10025548025
  • 査読あり
• [学会発表] 新規部分フッ素化燐脂質の膜タンパク質研究への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 園山正史, 吉野賢, 高木俊之, 高橋浩, 馬場照彦, 金森敏幸
  • 学会等名: 第11回産総研・産技連LS-BT合同研究発表会
  • 発表場所: 産業総合技術研究所つくばセンター共用講堂(茨城県)
  • 年月日: 2012-01-31
• [学会発表] Structure and Function of Bacteriorhodopsin Reconstituted into Partially Fluorinated Phosphatidylcholine Liposome (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshino, T. Kikukawa, T. Takagi, Y. Yokoyama, H. Takahashi, T. Baba, T. Kanamori, M. Demura, M. Sonoyama
  • 学会等名: 5th International Symposium on MolecularScience of Fluctuations toward Biological Functions
  • 発表場所: 東大寺総合文化センター(奈良県)
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] Structure and Function of Bacteriorhodopsin Reconstituted into Partially Fluorinated Phosphatidylcholine Liposome (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Yoshino, T.Kikukawa, T.Takagi, Y.Yokoyama, H.Takahashi, T.Baba, T.Kanamori, M.Demura, M.Sonoyama
  • 学会等名: 5th International Symposium on Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
  • 発表場所: 東大寺総合文化センター(奈良県)
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] A Comparative Study of Reconstituted Bacteriorhodopsin in Partially Fluorinated and Unfluorinated Phosphatidylcholine Liposome (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshino, T. Kikukawa, T. Takagi, Y.Yokoyama, H. Takahashi, M. Demura, T.Baba, T. Kanamori, M. Sonoyama
  • 学会等名: 1st International Conference on ElementInnovation
  • 発表場所: 桐生市民会館(群馬県)
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] A Comparative Study of Reconstituted Bacteriorhodopsin in Partially Fluorinated and Unfluorinated Phosphatidylcholine Liposome (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Yoshino, T.Kikukawa, T.Takagi, Y.Yokoyama, H.Takahashi, M.Demura, T.Baba, T.Kanamori, M.Sonoyama
  • 学会等名: 1st International Conference on Element Innovation
  • 発表場所: 桐生市民会館(群馬県)
  • 年月日: 2011-12-09
• [学会発表] Decay Kinetics of the M Photointermediate of Bacteriorhodopsin in Short Chain Phosphatidylcholine Micelles (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kuwabara, M. Fukumoto, T. Kikukawa,M. Demura, M. Sonoyama
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学書写キャンパス(兵庫県)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Reconstitution of Bacteriorhodopsininto Partially Fluorinated Phosphatidylcholine Liposomes (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshino, T. Kikukawa, Y. Yokoyama T. Takagi, H. Takahashi, M. Demura, T.Baba, T. Kanamori, M. Sonoyama
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学書写キャンパス(兵庫県)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Reconstitution of Bacteriorhodopsin into Partially Fluorinated Phosphatidylcholine Liposomes (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Yoshino, T.Kikukawa, Y.Yokoyama, T.Takagi, H.Takahashi, M.Demura, T.Baba, T.Kanamori, M.Sonoyama
  • 学会等名: 日本生物物理学会第49回年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学書写キャンパス(兵庫県)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 新規部分フッ素化リン脂質1,2-Di(14,14,14,13,13,12,12,11,11-nonafluorotetradecanoil)-glycero-3-phosphorylcholine二重膜の熱物性と膜の安定性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上治瑛, 吉野賢, 高橋浩, 高木俊之, 馬場照彦, 金森敏幸, 園山正史
  • 学会等名: 第5回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Highly stablesolubilization of membrane proteinswith a short chain phospholipid (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Sonoyama, M. Fukumoto, Y.Kuwabara
  • 学会等名: 第83回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場(兵庫県)
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] Highly stable solubilization of membrane proteins with a short chain phospholipid (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Sonoyama, M.Fukumoto, Y.Kuwabara
  • 学会等名: 第83回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] 短鎖リン脂質ジヘプタノイルフォスファチジルコリンで可溶化したバクテリオロドプシンの構造と光機能中間体 (2010)
  • 著者名/発表者名: 桑原由美子・福元美奈・菊川峰志・出村誠・園山正史
  • 学会等名: 日本化学会関東支部群馬地区懇談会
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構高崎量子応用研究所
  • 年月日: 2010-11-22
• [学会発表] 新規部分フッ素化フォスファチジルコリン小胞への膜タンパク質バクテリオロドプシンの再構成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉野賢・菊川峰志・横山泰範・高木俊之・高橋浩・出村誠・馬場照彦・金森敏幸・園山正史
  • 学会等名: 日本化学会関東支部群馬地区懇談会
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構高崎量子応用研究所
  • 年月日: 2010-11-22
• [学会発表] 新規合成部分フッ素化フォスファチジルコリン二重層膜の構造・物性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋浩・吉野賢・高木俊之・馬場照彦・金森敏幸・園山正史
  • 学会等名: 日本化学会関東支部群馬地区懇談会
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構高崎量子応用研究所
  • 年月日: 2010-11-22
• [学会発表] 日本生物物理学会第48回年会 (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshino, H. Takahashi, T. Takagi,T. Baba, T. Kanamori, M. Sonoyama
  • 学会等名: Structure and thermal properties of binary lipid bilayers of partially fluorinated and normal phosphatidylcholine
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Effect of molecular assembly upon structure and structural stability of bacteriorhodopsin reconstituted into phosphatidylcholine lipid liposomes (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Kito, Y. Yokoyama, R. Negishi, M. Sonoyama, S. Mitaku
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Dynamic study of bacteriorhodopsin-Triton X-100 complex in solution by dynamic hght Scattering (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Yanagawa, I.Tsukushi, M.Sonoyama
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東邦大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Effect of molecular assembly upon structure and structural stability of bacteriorhodopsin reconstituted into phosphatidylchohne lipid liposomes (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kito, Y.Yokoyama, R.Negishi, M.Sonoyama, S.Mitaku
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東邦大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Structure and thermal properties of binary lipid bilayers of partially fluorinated and normal phosphatidylcholine (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Yoshino, H.Takahashi, T.Takagi, T.Baba, T.Kanamori, M.Sonoyama
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東邦大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Structuralstability and photocycle of bacteriorhodopsin in short chain phospholipid micelles (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Fukumoto, Y. Kuwabara, T. Kikukawa, M. Demura, M. Sonoyama
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会、
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス(宮城県)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Structural stability and photocycle of bacteriorhodopsin in short chain phospholipid micelles (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Fukumoto, Y.Kuwabara, T.Kikukawa, M.Demura, M.Sonoyama
  • 学会等名: 日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 東邦大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] アシル鎖長の異なる3種類の脂質膜リポソームに再構成されたバクテリオロドプシンにおける分子集合状態ならびに構造安定性に対する脂質膜相転移の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鬼頭琢, 横山泰範, 根岸瑠美, 麻見安雄, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] 短鎖リン脂質ジヘプタノイルホスファチジルコリンによる膜タンパク質バクテリオロドプシンの可溶化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福元美奈, 桑原由美子, 園山正史
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] 短鎖リン脂質ジヘプタノイルホスファチジルコリンによる膜タンパク質バクテリオロドプシンの可溶化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福元美奈・桑原由美子・園山正史
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] アシル鎖長の異なる3種類の脂質膜リポソームに再構成されたバクテリオロドプシンにおける分子集合状態ならびに構造安定性に対する脂質膜相転移の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 鬼頭琢・横山泰範・根岸瑠美・麻見安雄・園山正史・美宅成樹
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] Photobleaching of bacteriorhodopsin reconstituted in DMPC and DPP Cbilayer (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kitoh, L. Negishi, Y. Yokoyama, M.Sonoyama, S. Mitaku
  • 学会等名: 日本生物物理学会第47回年会
  • 発表場所: アスティー徳島(徳島県)
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Identification of cytoplasmic and extracellular side of bacteriorhodopsin for force spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: 東陽介, 尾崎聡, 渡邉直哉, 横山泰範, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 日本生物物理学会第47回年会
  • 発表場所: アスティー徳島(徳島県)
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Effect of protein-lipid interaction on irreversible photobleaching of bacteriorhodopsin in purple membrane (2009)
  • 著者名/発表者名: 成重太助, 横山泰範, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 日本生物物理学会第47回年会
  • 発表場所: アスティー徳島(徳島県)
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Photobleaching of bacteriorhodospin reconstituted in DMPC and DPPC bilayer (2009)
  • 著者名/発表者名: 鬼頭琢, 根岸瑠美, 横山泰範, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 日本生物物理学会第47回年会
  • 発表場所: アスティー徳島(徳島県)
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Circular dichroism measurements of bacteriorhodopsin reconstituted in DMPC and DPPC bilayer in visible region (2009)
  • 著者名/発表者名: 根岸瑠美, 鬼頭琢, 横山泰範, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 日本生物物理学会第47回年会
  • 発表場所: アスティー徳島(徳島県)
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] Bisphenol A weakens calcium binding affinity of calmodulin (2009)
  • 著者名/発表者名: Murayama, K., 園山正史, Terada, T., 横山泰範, Nara, M., Tomida, M., Matsuda, S.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第47回年会
  • 発表場所: アスティー徳島(徳島県)
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] バクテリオロドプシンのアルカリ化に伴う二次元結晶構造の崩壊過程 (2009)
  • 著者名/発表者名: 東陽介・尾崎聡・渡邉直哉・横山泰範・園山正史・美宅成樹
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本全日空ホテルニュースカイ(熊本県)
  • 年月日: 2009-05-23
• [学会発表] 脂質二重膜に再構成されたバクテリオロドプシンの脂質膜相転移への影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鬼頭琢, 根岸瑠美, 横山泰範, 園山正史, 美宅成樹
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本全日空ホテルニュースカイ(熊本県)
  • 年月日: 2009-05-22
• [学会発表] 紫膜バクテリオロドプシンの光退色現象におけるタンパク質-脂質相互作用の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 成重太助・横山泰範・園山正史・美宅成樹
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本全日空ホテルニュースカイ(熊本県)
  • 年月日: 2009-05-21
• [学会発表] 短鎖リン脂質により可溶化したバクテリオロドプシンの構造安定性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 園山正史, 福元美奈, 桑原由美子, 菊川峰志, 出村誠
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学(大阪府)
  • 年月日: 2009-03-26
• [備考]
  • URL: http://www.chem-bio.gunma-u.ac.jp/~biomolsci/public.html