光情報伝達のサブÅ・ピコ秒分解能での全経路詳細解析

• 研究課題/領域番号: 23687019
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 岡山大学 (2014); 名古屋大学 (2011-2013)
• 研究代表者: 須藤 雄気 岡山大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (10452202)
• 研究協力者: 塚本 卓
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 27,300千円 (直接経費: 21,000千円、間接経費: 6,300千円); 2014年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2012年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2011年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: 情報伝達 / 光 / 構造変化 / レチナールタンパク質 / 膜タンパク質 / 光情報伝達 / 生物物理学 / 発色団 / 生物物理 / 分子認識 / 光生物 / 分光法

研究成果の概要

生体中に存在するタンパク質分子は、時々刻々とその形を変化させることで、様々な生理機能を担っている。そのため、タンパク質分子の本質的な理解には、「時々刻々=時間」・「形=空間」の２つの側面からの理解が重要となる。本研究では、光受容体の１種であるレチナールタンパク質による光情報伝達を、様々な「時間」および「空間」分解能で理解することを目的とした。

研究成果

• [雑誌論文] Converting a light-driven proton pump into a light-gated proton channel (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Inoue, T. Tsukamoto, K. Shimono, Y. Suzuki, S. Miyauchi, S. Hayashi, H. Kandori, Y. Sudo*
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 137 号: 9 ページ: 3291-3299
  • DOI: 10.1021/ja511788f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomistic design of microbial opsin-based blue-Shifted optogenetics tools (2015)
  • 著者名/発表者名: Kato, H. E., Kamiya, M., Sugo, S., Ito, J., Taniguchi, R., Orito, A., Hirata, K., Inutsuka, A., Yamanaka, A., Maturana, A., Ishitani, R., Sudo, Y., *Hayashi, S., & *Nureki, O.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 印刷中
  • NAID: 120005745621
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Factors affecting the stability and performance of ionic liquid-based planar transient photodetectors (2015)
  • 著者名/発表者名: *Dalgleish, S., Reissig, L., Hu, L., Matsushita, M.M., Sudo, Y., & *Awaga, K.
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 印刷中 号: 18 ページ: 5235-5243
  • DOI: 10.1021/la504972q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Irreversible trimer to monomer transition of thermophilic rhodopsin upon thermal stimulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto, T., Demura, M., & *Sudo, Y.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 118 号: 43 ページ: 12383-12394
  • DOI: 10.1021/jp507374q
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Color discriminating retinal configurations of sensory rhodopsin I by photo-irradiation solid state NMR spectroscopy. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yornoda, H., Makino, Y., Tomonaga, Y., Hidaka, T., Kawamura, I., Okitsu, T., Wada, A., Sudo, Y., Naito, A.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: (印刷中) 号: 27 ページ: 7080-7084
  • DOI: 10.1002/ange.201309258
  • 査読あり
• [雑誌論文] The early steps in the photocycle of a photosensor protein sensory rhodopsin I from Salinibacter ruber (2014)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y., Mizuno, M., Wei, Z., Takeuchi S., Tahara. T., Mizutani. Y.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 118 号: 6 ページ: 1510-1518
  • DOI: 10.1021/jp4112662
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal and spectroscopic characterization of a proton pumping rhodopsin from an extreme thermophile (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto, T., Inoue, K., Kandori, H., Sudo, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 号: 30 ページ: 21581-21592
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.479394
  • 査読あり
• [雑誌論文] A blue-shifted light-driven proton pump for neural silencing (2013)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y., Okazaki, A., Ono, H., Yagasaki, J., Sugo, S., Kamiya, M., Reissig, L., Inoue, K., Ihara, K., Kandori, H., Takagi, S., Hayashi, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 号: 28 ページ: 20624-20632
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.475533
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of the chromophore binding cavity in the 11-cis acceptable microbial rhodopsin MR (2013)
  • 著者名/発表者名: Mori, A., Yagasaki, J., Homma, M., Reissig, L., & *Sudo, Y.
  • 雑誌名: Chem. Phys. 巻: 419 ページ: 23-29
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2012.11.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large spectral change due to amide modes of a β-sheet upon the formation of an early photointermediate of middle rhodopsin (2013)
  • 著者名/発表者名: Furutani, Y., Okitsu, T., Reissig, L., Mizuno, M., Homma, M., Wada, A., Mizutani, Y., Sudo, Y.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 117 号: 13 ページ: 3449-3458
  • DOI: 10.1021/jp308765t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression, purification and biochemical characterization of the cytoplasmic loop of PomA, a stator component of the Na⁺ driven flagellar motor (2013)
  • 著者名/発表者名: Abe R
  • 雑誌名: BIOPHYSICS 巻: 9 号: 0 ページ: 21-29
  • DOI: 10.2142/biophysics.9.21
  • NAID: 130003366026
  • ISSN: 1349-2942
  • 査読あり
• [雑誌論文] "The influence of halide binding on the hydrogen bonding network in the active site of Salinibacter sensory rhodopsin I" (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Reissig, T. Iwata, T. Kikukawa, M. Demura, N. Kamo, H. Kandori and Y. Sudo
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 号: 44 ページ: 8802-8813
  • DOI: 10.1021/bi3009592
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-induced regulation of the chromatic adaptive gene expression by Anabaena sensory rhodopsin (2012)
  • 著者名/発表者名: Irieda, H., Morita, T., Maki, K., Homma, M., Aiba, H., & *Sudo, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 287 号: 39 ページ: 32485-32493
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.390864
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Silencing of C. elegans Cells with Arch Proton Pump (2012)
  • 著者名/発表者名: Okazaki A, Sudo Y, Takagi S
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7(5) 号: 5 ページ: e35370-e35370
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0035370
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Absorption spectra and photochemical reactions in a unique photoactive protein, middle rhodopsin MR" (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Inoue, L. Reissig, M. Sakai, S. Kobayashi, M. Homma, M. Fujii, H. Kandori, and Y. Sudo
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 116 号: 20 ページ: 5888-5899
  • DOI: 10.1021/jp302357m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectral tuning in sensory rhodopsin I from Salinibacter ruber (2011)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y., Yuasa, Y., Shibata, J., Suzuki, D., Homma, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 286 号: 13 ページ: 11328-11336
  • DOI: 10.1074/jbc.m110.187948
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct observation of the structural change of Tyr174 in the primary reaction of sensory rhodopsin II (2011)
  • 著者名/発表者名: Misao Mizuno, Yuki Sudo, Michio Homma and Yasuhisa Mizutani
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 50 号: 15 ページ: 3170-3180
  • DOI: 10.1021/bi101817y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectrally silent intermediates during the photochemical reactions of Salinibacter sensory rhodopsin I (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Inoue, Y.Sudo, M.Homma, H.Kandori
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.B 巻: 115 号: 15 ページ: 4500-4508
  • DOI: 10.1021/jp2000706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural characteristics around β-ionone ring of the retinal chromophore in Salinibacter sensory rhodopsin I (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Irieda, L.Reissig, A.Kawanabe, M.Homma, H.Kandori, Y.Sudo
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 50 号: 22 ページ: 4912-4922
  • DOI: 10.1021/bi200284s
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional expression of a two-transmembrane HtrII protein using cell-free synthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y., Tanaka, R., Kobayashi, T., Kamo, N., Kohno, T., Kojima, C.
  • 雑誌名: BIOPHYSICS 巻: 7 ページ: 51-58
  • DOI: 10.2142/biophysics.7.51
  • NAID: 130000741389
  • ISSN: 1349-2942
  • 査読あり
• [雑誌論文] An active photoreceptor intermediate revealed by in situ photoirradiated solid-state NMR spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomonaga, Y., Hidaka, T, Kawamura, I, Nishio, T, Ohsawa, K, Okitsu, T, Wada, A, Sudo, Y, Kamo, N, Ramamoorthy, A, Naito, A.
  • 雑誌名: Biophys.J. 巻: 101 号: 10 ページ: L50-L52
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2011.10.022
  • 査読あり
• [学会発表] 光受容レチナールタンパク質の構造・機能解析：光 + タンパク質 = 薬！？ (2015)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 日本薬学会第135年会・シンポジウム 「受容体とトランスポーターの構造薬理学」
  • 発表場所: 神戸市, 兵庫県
  • 年月日: 2015-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] ビタミンAアルデヒドを発色団とする光受容タンパク質の多様性と可能性が拓く光創薬科学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 神戸薬科大学特別研究セミナー
  • 発表場所: 神戸市, 兵庫県
  • 年月日: 2015-02-20
  • 招待講演
• [学会発表] レチナールタンパク質が拓くフォトクロミックバイオマテリアル (2015)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 第３回 日本バイオマテリアル学会中四国シンポジウム
  • 発表場所: 岡山市, 岡山県
  • 年月日: 2015-01-28
  • 招待講演
• [学会発表] 高い安定性を示す新規レチナールタンパク質TRの機能・構造と光操作への展開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 新学術領域研究 『柔らかな分子系』 第8回ワークショップ
  • 発表場所: 瀬戸内市, 岡山県
  • 年月日: 2015-01-25
  • 招待講演
• [学会発表] レチナールタンパク質による光合成モドキが 世界を救う！？ (2014)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 自然科学研究機構 分間連携ワークショップ
  • 発表場所: 蒲郡市, 愛知県
  • 年月日: 2014-10-25
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular-based rational design and engineering of microbial retinal proteins for optogenetics (2014)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y.
  • 学会等名: The 16th International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Nagahama, Shiga, Japan
  • 年月日: 2014-10-09
  • 招待講演
• [学会発表] 光駆動イオンポンプから光開閉性イオンチャネルへの機能変換 (2014)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌市, 北海道
  • 年月日: 2014-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] Rational Design and Engineering of Photoactive Retinal Proteins (2014)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y.
  • 学会等名: The 2nd Awaji International Workshop on “Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications (2nd AWEST 2014)
  • 発表場所: 淡路島, 兵庫県
  • 年月日: 2014-06-17
  • 招待講演
• [学会発表] Photobiophysical chemistry: What should we learn from retinal proteins? (2014)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y.
  • 学会等名: iCeMS symposium on Mesoscopic Chemical Biology: Integrated Chemical-Physical Systems Towards Cell Control
  • 発表場所: Kyoto
  • 招待講演
• [学会発表] 微生物型レチナールタンパク質の非常識で未来を拓く (2013)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 分子科学研究所研究会「ロドプシン研究の故きを温ねて新しきを知る」
  • 発表場所: 岡崎
  • 招待講演
• [学会発表] 光受容レチナールタンパク質の常識と非常識 (2013)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 東京工業大学第1回生体分子専攻・若手コロキウム
  • 発表場所: 横浜
  • 招待講演
• [学会発表] 微生物型レチナールタンパク質の理解と利用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 大阪市立大学セミナー
  • 発表場所: 大阪
  • 招待講演
• [学会発表] ロドプシンの、ロドプシンによる、ロドプシンのための蛋白質科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 大阪大学蛋白研セミナー
  • 発表場所: 大阪
  • 招待講演
• [学会発表] Functional diversity of sensory rhodopsins from microbes
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y.
  • 学会等名: 15th International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Monte Verita (Ascona, Switzerland)
  • 招待講演
• [学会発表] 光操作技術の基盤となるロドプシン分子の多様性と可能性
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 第7回・NIBBバイオイメージングフォーラム
  • 発表場所: 自然科学研究機構 基礎生物学研究所（愛知県）
  • 招待講演
• [学会発表] 分子からのボトムアップ研究で拓く光細胞・個体操作
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 細胞を創る」研究会5.0
  • 発表場所: 東京工業大学（神奈川県）
  • 招待講演
• [学会発表] 微生物の光利用と光制御ツール開発
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 「次世代の光の利用と物質材料・生命機能」研究会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] 「Simple is the first? 」: 微生物由来レチナール蛋白質の分子進化と多様性
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 第14回日本進化学会年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] 微生物型光受容タンパク質の解析と光制御ツール開発
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 第17回日本光生物学協会年会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
  • 招待講演
• [学会発表] 光生物物理学-基礎研究のススメ。渇望される薬学部生
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 北海道大学薬学部 第19回「先輩と語る」講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道）
  • 招待講演
• [学会発表] Cell and micro-organism manipulations with photo-functional and photo-controllable proteins
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y.
  • 学会等名: AS-JST Joint Workshop on Innovative Use of Light and Nano/Bio
  • 発表場所: アカデミアシニカ（台北市,台湾）
  • 招待講演
• [学会発表] 7回膜貫通型色素結合タンパク質（ロドプシン）の調製法
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 第11回・日本蛋白質科学会年会 蛋白質科学会アーカイブワークショップ
  • 発表場所: ホテル阪急エキスポパーク（大阪府）
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular and evolutionary aspects of microbial sensory rhodopsin
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y., Homma, M.
  • 学会等名: 5th Asia and Oceania Conference for Photobiology (AOCP)
  • 発表場所: 奈良県新公会堂（奈良県）
  • 招待講演
• [学会発表] 微生物型ロドプシンタンパク質における特異な光反応
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気, 本間道夫
  • 学会等名: 生理学研究所研究会「作動中の膜機能分子の姿を捉える-静止画から動画へ-」
  • 発表場所: 自然科学研究機構 生理学研究所（愛知県）
  • 招待講演
• [学会発表] What should we learn from sensory rhodopsins? : Signal transfer mechanism and its application for protein expression
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気, 本間道夫
  • 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（兵庫県）
  • 招待講演
• [学会発表] 色付きタンパク質の生物学的・化学的・物理学的研究の面白さと奥深さ
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 第1回超異分野学会
  • 発表場所: お茶の水女子大学（東京都）
  • 招待講演
• [図書] Optogenetics, Chapter 7, Color tuning in retinylidene proteins (2015)
  • 著者名/発表者名: Katayama, K., Sekharan, S., & *Sudo, Y.
  • 出版者: Springer Verlag Tokyo
• [図書] 好熱性細菌のレチナールタンパク質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 塚本卓、須藤雄気
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: 生物物理
• [図書] ビタミンAアルデヒドを発色団とするレチナールタンパク質の多様性と可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 土井聡子、須藤雄気
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: ビタミン学会誌
• [図書] オプトジェネティクス（光遺伝学）の原理と基礎 (2015)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気、神取秀樹
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: ファルマシア
• [図書] 膜タンパク質の可溶化（抽出）(2) (2014)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気、塚本卓
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: 蛋白質科学会・アーカイブ
• [図書] Molecular and evolutionary aspects of microbial sensory rhodopsins (2014)
  • 著者名/発表者名: Inoue, K., Tsukamoto, T., & *Sudo, Y.
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: Biochim. Biophys. Acta
• [図書] Sensory rhodopsins (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto, T., & *Sudo, Y.
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: In: eLS. John Wiley & Sons, Ltd: Chichester.
• [図書] オプトジェネティクス-光工学と遺伝学による行動制御技術の最前線（分担執筆） (2013)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 総ページ数: 324
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] 高度好塩性微生物の“目”：センサリーロドプシンへのCl-イオン結合の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気、井原邦夫、本間道夫、加茂直樹
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 極限環境微生物学会誌
• [備考] 須藤研究室ホームページ
  • URL: http://www.pharm.okayama-u.ac.jp/lab/bukka/page3.html