タンパク質機能を決定する動的挙動因子の解明

• 研究課題/領域番号: 23750015
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 水野 操 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (10464257)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014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); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 共鳴ラマン分光法 / 時間分解分光法 / 微生物型ロドプシン / タンパク質ダイナミクス / 光異性化 / イオン輸送 / 光センサー / 古細菌型ロドプシン

研究成果の概要

時間分解共鳴ラマン分光法をもちいて、光駆動イオンポンプおよび光センサーとして働く各種の微生物型ロドプシンの構造ダイナミクスを観測した。ピコ秒領域で起こる発色団異性化に対するタンパク質応答を調べた。芳香族アミノ酸側鎖に由来する紫外共鳴ラマンバンドをプローブとして、発色団異性化に対するタンパク質応答は機能によらず同様の応答時間を示すことを明らかにした。ナノ秒以降段階的に変化する発色団構造変化の過程を、可視共鳴ラマン分光法をもちいて調べた。とくにイオンポンプでは、発色団近傍の水素結合ネットワークが変化する過程を連続して追跡したことにより、ポンプ機構に重要な発色団周辺の構造変化を提案することができた。

研究成果

• [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] Primary Structural Response in Tryptophan Residues of Anabaena Sensory Rhodopsin to Photochromic Reactions of the Retinal Chromophore (2013)
  • 著者名/発表者名: Seisuke Inada, Misao Mizuno, Yoshitaka Kato, Akira Kawanabe, Hideki Kandori, Zhengrong Wei, Satoshi Takeuchi, Tahei Tahara, and Yasuhisa Mizutani
  • 雑誌名: Chemical Physics 巻: 419 ページ: 65-73
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2013.01.031
  • 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
• [学会発表] Structural evolution of the retinal chromophore in the photocycle of microbial ion pumps (2015)
  • 著者名/発表者名: Misao Mizuno
  • 学会等名: 5th Asian Spectroscopy Conference
  • 発表場所: University of Sydney, Australia
  • 年月日: 2015-09-29 – 2015-10-02
  • 招待講演
• [学会発表] 時間分解共鳴ラマン分光法をもちいたレチナールタンパク質におけるレアイベント観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 水野 操
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] Structural evolution of the retinal chromophore in the photocycle of microbial ion pumps (2015)
  • 著者名/発表者名: Misao Mizuno, Ayumi Nakajima, Hideki Kandori, and Yasuhisa Mizutani
  • 学会等名: 17th International Conference on Time-Resolved Vibrational Spectroscopy (TRVS2015)
  • 発表場所: Wisconsin Institutes for Discovery, WI, USA
  • 年月日: 2015-06-21 – 2015-06-26
• [学会発表] 新規塩化物イオンポンプの発色団水素結合 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保田 真司、水野 操、神取 秀樹、水谷 泰久
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学理工学部（千葉県船橋市）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Time-resolved Resonance Raman Study on Structural Evolution of Chromophore in Halorhodopsin from Natoronobacterium pharaonis (2014)
  • 著者名/発表者名: Misao Mizuno, Ayumi Nakajima, Hideki Kandori, and Yasuhisa Mizutani
  • 学会等名: 16th International Conference on Retinal Proteins (ICRP2014)
  • 発表場所: 長浜ロイヤルホテル（滋賀県長浜市）
  • 年月日: 2014-10-05 – 2014-10-10
• [学会発表] Evolution of Chromophore Structure in Halorhodopsin Photointermediates (2014)
  • 著者名/発表者名: Misao Mizuno, Ayumi Nakajima, Yumi Shimoo, Hideki Kandori, and Yasuhisa Mizutani
  • 学会等名: 24th International Conference on Raman Spectroscopy (ICORS2014)
  • 発表場所: Friedrich Schiller University Jena, Germany
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-15
• [学会発表] Proton Release and Uptake in Retinal Chromophore of Cyanobacterial Ion-pumping Rhodopsin Revealed by Time-resolved Resonance Raman Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Nakajima, Misao Mizuno, Hideki Kandori, and Yasuhisa Mizutani
  • 学会等名: 24th International Conference on Raman Spectroscopy (ICORS2014)
  • 発表場所: Friedrich Schiller University Jena, Germany
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-15
• [学会発表] Picosecond protein response to the chromophore isomerization in microbial rhodopsins (2013)
  • 著者名/発表者名: Misao Mizuno, Seisuke Inada, Yumi Shimoo, Hideki Kandori, Yuki Sudo, and Yasuhisa Mizutani
  • 学会等名: 16th International Conference on Time-Resolved Vibrational Spectroscopy (TRVS2013)
  • 発表場所: 別府湾ロイヤルホテル（大分）
• [学会発表] ハロロドプシン光反応中間体のタンパク質構造ダイナミクス観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 水野 操、下尾 祐未、神取 秀樹、水谷 泰久
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都）
• [学会発表] 時間分解紫外共鳴ラマン分光法でとらえるタンパク質反応ダイナミクス
  • 著者名/発表者名: 水野 操
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会ワークショップ「タンパク質反応における感応性化学種」
  • 発表場所: とりぎん文化会館（鳥取）
  • 招待講演
• [学会発表] 塩化物イオンポンプのタンパク質ダイナミクス
  • 著者名/発表者名: 水野 操、水谷 泰久
  • 学会等名: 平成25年度生理研研究会「膜機能分子の機能・構造ゆらぎの時空間スペクトル解析」
  • 発表場所: 生理学研究所（岡崎）
  • 招待講演
• [学会発表] 時間分解紫外共鳴ラマン分光法による高速タンパク質ダイナミクス観測
  • 著者名/発表者名: 水野 操
  • 学会等名: 高エネ機構フォトンファクトリー 第2回先進的観測技術研究会－時間分解計測の最前線－
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（つくば）
  • 招待講演
• [学会発表] Observation of protein dynamics by ultraviolet resonance Raman spectroscopy
  • 著者名/発表者名: Misao Mizuno
  • 学会等名: 7th International Conference of Advanced Vibrational Spectroscopy (ICAVS-7)
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター（神戸）
  • 招待講演
• [学会発表] Picosecond protein dynamics revealed by time-resolved ultraviolet resonance Raman spectroscopy
  • 著者名/発表者名: Misao Mizuno
  • 学会等名: 8th Asian conference of ultrafast phenomena
  • 発表場所: ホテル北野プラザ六甲荘（神戸）
  • 招待講演
• [学会発表] 紫外共鳴ラマン分光法によるタンパク質の高速ダイナミクス観測
  • 著者名/発表者名: 水野 操
  • 学会等名: 先端的レーザー分校技術による分子科学の新展開
  • 発表場所: 自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター
  • 招待講演
• [備考] 大阪大学水谷研究室
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/mizutani/index-jp.html
• [備考] 大阪大学 水谷研究室
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/mizutani/index-jp.html
• [備考] 大阪大学水谷研究室
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/mizutani/index-jp.html
• [備考]
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/mizutani/index-jp.html