ヒトの色覚に潜む量子過程の解明と医学・工学的応用

• 研究課題/領域番号: 21750019
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 藤本 和宏 京都大学, 大学院・理学研究科, 研究員 (00511255)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2010年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2009年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 生物物理 / 量子化学 / 生物・生体工学 / 励起状態

研究概要

(1)ヒトの色覚を司る赤・緑・青色錐体視物質に対し、吸収波長調節の機構をアミノ酸レベルで解明することに成功した。赤色と緑色錐体視物質の吸収波長の差が3アミノ酸残基の違いで説明できることを示した。(2)バクテリオロドプシンのM状態やキサントロドプシンの励起エネルギー移動の研究を行い、ヒトの錐体視物質とは異なるタイプの吸収波長調節機構を明らかにした。(3)これらの研究を行うために必要な方法を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Theoretical study of the opsin shift of deprotonated reti nal schiff base in the M state of bact eriorhodopsin (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro J.Fujimoto, Kota Asai, Jun-ya Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics : PCCP vol.12 ページ: 13107-13116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transition-density-fragment interaction approach for exciton-coupled circular dichroism spectra (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro J.Fujimoto
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics vol.133
  • NAID: 120002619617
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excited States of Fluorescent Proteins, mKO and DsRed : Chromophore-protein Electrostatic Interaction Behind the Color Variations (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun-ya Hasegawa, Takehiko Ise, Kazuhiro J.Fujimoto, Akihiro Kikuchi, EikoFukumura, Atsushi Miyawaki, Yoshitsugu Shiro
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B vol.114 ページ: 2971-2979
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transition-density-fragment interaction approach for exciton-coupled circular dichroism spectra (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro J.Fujimoto
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 133
  • NAID: 120002619617
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical study of the opsin shift of deprotonated retinal schiff base in the M state of bacteriorhodopsin (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro J.Fujimoto, Kota Asai, Jun-ya Hasegawa
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics : PCCP 巻: 12 ページ: 13107-13116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excited States of Fluorescent Proteins, mKO and DsRed : Chromophore-protein Electrostatic Interaction Behind the Color Variations (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun-ya, Hasegawa, Takehiko Ise, Kazuhiro J.Fujimoto, Akihiro Kikuchi, Eiko Fukumura, Atsushi Miyawaki, Yoshitsugu Shiro
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 114 ページ: 2971-2979
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic Coulombic Coupling of Excitation-Energy Transfer in Xanthorhodopsin (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro J.Fujimoto, Shigehiko Hayashi
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society vol.131 ページ: 14152-14153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Color Tuning Mechanism of Human Red, Green, and Blue Cone Pigments : SAC-CI Theoretical Study (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Fujimoto, Jun-ya Hasegawa, Hiroshi Nakatsuji
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan vol.82 ページ: 1140-1148
  • NAID: 10025321773
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic Coulombic Coupling of Excitation-Energy Transfer in Xanthorhodopsin (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro J.Fujimoto, Shigehiko Hayashi
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 131 ページ: 14152-14153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Color Tuning Mechanism of Human Red, Green, and Blue Cone Pigments : SAC-CI Theoretical Study (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Fujimoto, Jun-ya Hasegawa, Hiroshi Nakatsuji
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 82 ページ: 1140-1148
  • NAID: 10025321773
  • 査読あり
• [学会発表] エキシトンCDスペクトルに関する計算手法の開発とレチナールタンパク質への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤本和宏
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] レチナールタンパク質の吸収波長制御から何がわかるかタンパク質場やカロテノイド結合が何をもたらすか (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤本和宏
  • 学会等名: 分子研研究会「拡がるロドプシンの仲間から"何がわかるか""何をもたらすか"」
  • 発表場所: 分子科学研究所
  • 年月日: 2010-03-24
• [学会発表] 生物による光吸収の多様性に関する電子論的起源 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤本和宏
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー「分子科学を基盤とした生命活動への理論的アプローチ」
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2009-12-03
• [学会発表] Transition-Density-Fragment Interaction Approach for Excitation-Energy Transfer in Xanthorhodopsin (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Fujimoto, Shigehiko Hayashi
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島文理大学
  • 年月日: 2009-10-31
• [学会発表] キサントロドプシンの励起エネルギー移動:遷移電子密度を用いた擬クーロン相互作用の計算法の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤本和宏、林重彦
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] Transition-Density-Fragment Interaction Approach for Excitation-Energy Transfer in Xanthorhodopsin (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Fujimoto, Shigehiko Hayashi
  • 学会等名: International Congress of Quantum Chemistry
  • 発表場所: ヘルシンキ大学
  • 年月日: 2009-06-21
• [学会発表] Transition-Density-Fragment Interaction Approach for Excitation-Energy Transfer in Xanthorhodopsin (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Fujimoto, Shigehiko Hayashi
  • 学会等名: International Congress of Quantum Chemistry
  • 発表場所: ヘルシンキ大学(フィンランド)
  • 年月日: 2009-06-21
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp/dspace
• [備考]
  • URL: http://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp/dspace/handle/2433/131807