| 研究課題/領域番号 |
21H02439
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43040:生物物理学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
南後 恵理子 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90376947)
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| 研究分担者 |
保坂 俊彰 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 技師 (40462725)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
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| キーワード | ロドプシン / X線自由電子レーザー / X線結晶解析 / 微生物型ロドプシン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
微生物由来ロドプシンは、光を受容して機能を発揮する膜タンパク質であり、最近では光遺伝学に利用されるなど応用面でも注目されている。ロドプシンの最も代表的な機能は、同一方向への能動的なイオン輸送であり、塩化物イオンや水素イオンなどを輸送するロドプシンが知られている。それらは構造が類似しているにも関わらず、それぞれ電荷の異なるイオンを輸送するため、その仕組みに興味が持たれている。本課題では、ロドプシンの光反応過程をリアルタイム且つ原子レベルで可視化することを目的とし、X線自由電子レーザーによる分子動画解析を実施する。得られた動的構造情報を基に合理的設計を行い、新たな機能を持つ分子の創製を目指す。
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| 研究成果の概要 |
微生物由来のレチナールタンパク質（ロドプシン）は、光により機能を発揮する膜タンパク質である。代表的な機能は、光受容により一方向にイオンを能動輸送する機能であり、様々なイオンを輸送するロドプシンが知られている。その基本構造は類似しており、構造の類似性にも関わらず電荷の異なるイオンを同一方向に輸送する仕組みに興味が持たれてきた。本課題では、数種のイオンポンプロドプシンの発現、結晶化を行い、実際にX線自由電子レーザーを用いた時分割実験により、動的構造を取得するに至った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
今までに、部位特異的変異導入及びその活性測定やクライオトラップ法による中間体X線結晶構造解析などが行われてきたが、イオンの選択性やイオン輸送機構の全容は明らかではなかった。本課題では、X線自由電子レーザーにより、光反応の過程をリアルタイム且つ原子レベルで可視化することが可能なことから、従来の課題を克服し新たな知見を見出すことが期待される。また、本ターゲットはその光応答性を利用して細胞の光制御を可能とするオプトジェネティクスに利用されるなど応用面でも注目されており、分子設計への応用も期待される。
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