| 研究課題/領域番号 |
21K04997
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
藤澤 知績 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (60633493)
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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 |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | ラマン光学活性分光法 / 光受容タンパク質 / 低温ラマン分光法 / ラマン光学活性 / 低温分光法 / 光受容体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生体内で働くタンパク質はアミノ酸が立体的に連なった高分子であり、タンパク質の中には色素を内包したものが身近に存在する。例えば動物の目の中の光受容体は、タンパク質の中の色素が光を吸収して、その光化学反応によって最終的に光感知信号が導かれる。動物の視覚に代表されるこのような化学反応は、立体的なタンパク質の中で起こる、立体的な色素分子の化学変化である。しかし、今日でもタンパク質の中で反応する分子の3次元的な姿（構造）を正確に捉える技術は未熟である。本研究では、分子の3次元的構造に鋭敏なラマン光学活性分光法を用いて、生物の光受容体の中で反応する分子の立体構造を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究で対象とする光受容タンパク質は一般に発色団を言われる色素分子を内部に持ち、これらのタンパク質のなかで起こる発色団の光化学反応によって光感知やイオン輸送などの機能を発現する。今年度は微生物由来の種々の光受容タンパク質に対して、低温ラマン測定による発色団の光化学反応機構の研究を進め、光反応で生成する中間体の立体的構造を取得するために低温捕捉法を用いたラマン光学活性分光装置の開発を行った。低温ラマン測定ではレチナール色素を発色団として内包する微生物型ロドプシンやp-クマル酸を持つ光活性イエロータンパク質を具体的な研究対象とした。光活性イエロータンパク質については光反応の初期に現れる複数の中間体について網羅的な低温ラマン測定とラマンスペクトルに基づいた構造解析を実施した。光駆動型のナトリウムイオンポンプとして知られる微生物型ロドプシンについては、これまで不明であったO1およびO2中間体の発色団構造が得られ、これら２つ中間体の間でシス-トランス異性化が起こることを明らかにした。これら光受容タンパク質の中間体に対するラマン光学活性装置の開発と応用に関しては、光学系を組み上げて典型的なキラル分子のラマン光学活性スペクトルをクライオスタット内で測定できる段階となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究はラマン光学活性分光法を光受容タンパク質の反応中間体に応用して、タンパク質の過渡的状態の立体構造解析を実施することを主眼としている。具体的には極低温下でのラマン光学活性スペクトルを取得する装置を製作して、低温下で捕捉した光受容タンパク質の中間体の計測と構造解析を実施する。今年度はラマン光学活性装置を製作して典型的なキラル試料に対して低温捕捉用のクライオスタット内でラマン光学活性スペクトルを得られる段階となっており、また種々な光受容タンパク質の中間体を低温下で捕捉することは既に低温ラマン測定の実績がある。そのため、おおむね順調な進展と言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は実際に低温下の光受容タンパク質に対してラマン光学活性スペクトルを測定を行う計画である。ラマン光学活性スペクトル1つ当たりの測定時間は一般に数日程度である。そのため、今年度に製作した装置の安定性の向上が光受容タンパク質を対象とした測定には必要とされる。まず測定装置の安定性を改善・確認した後に、これまでのラマン測定から見出された長時間安定に捕捉できる反応中間体を対象として低温ラマン光学活性スペクトル測定を開始する予定である。また、今後は研究対象をシアノバクテリオクロム等の新規な光受容体へも拡張して、ラマン分光法およびラマン光学活性分光法を用いた研究を推進する。
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