遷移状態に着目した蛋白質の折り畳み・構造変化機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24657103
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 今元 泰 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80263200)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 光生物学 / 構造変化 / 異性化 / 折りたたみ / 中間体 / 吸収スペクトル / 光センサー / イエロープロテイン / 平衡 / 遷移状態 / 光反応サイクル / アイリング・プロット / 遷移状体

研究成果の概要

Photoactive yellow protein（PYP）は光刺激をうけると、構造が変化して光信号を細胞に伝え、その後、元の状態に戻る（光反応サイクル）。光を吸収したPYPは、L → M1 → M2 → PYPと変化するが、生理活性中間体であると考えられているM2では、部分的に蛋白質構造が変性ていると考えられており、蛋白質の変性状態のモデルとして研究されてきた。本研究は光反応サイクル中の各中間体間の構造変化の遷移状態に着目し、構造変化メカニズムに関する知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Intramolecular interactions that induce helical rearrangement upon rhodopsin activation: Light-induced structural changes in metarhodopsin IIa probed by cysteine S-H stretching vibrations (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamazaki, T. Nagata, A. Terakita, H. Kandori, Y. Shichida, Y. Imamoto*
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 289 号: 20 ページ: 13792-13800
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.527606
  • NAID: 120005741087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mapping of the local environmental changes in proteins by cysteine scanning (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamazaki, T. Nagata, A. Terakita, H. Kandori, Y. Shichida, Y. Imamoto
  • 雑誌名: BIOPHYSICS 巻: 10 号: 0 ページ: 1-7
  • DOI: 10.2142/biophysics.10.1
  • NAID: 130003392785
  • ISSN: 1349-2942
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of mammalian opn5 as a specialized UV-absorbing pigment by a single amino acid mutation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, T., Ono, K., Ohuchi, H., Yumoto, A., Gotoh, H., Tomonari, S., Sakai, K., Fujita, H., Imamoto, Y., Noji, S., Nakamura, K., and Shichida, Y.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 289 号: 7 ページ: 3991-4000
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.514075
  • NAID: 120005690203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rod visual pigment optimizes active state to achieve efficient G protein activation as compared to cone visual pigments (2014)
  • 著者名/発表者名: Kojima, K., Imamoto, Y., Maeda, R., Yamashita, T., and Shichida, Y
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 289 (8) 号: 8 ページ: 5061-5073
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.508507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ligand-induced population shift leads to the activation of rhodopsin, a G-protein coupled receptor (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeda, R., Hiroshima, M., Yamashita, T., Wada, A., Nishimura, S., Sako, Y., Shichida, Y., and Imamoto, Y
  • 雑誌名: Biophys. J 巻: 106 (4) 号: 4 ページ: 915-924
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2014.01.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficiencies of activation of transducin by cone and rod visual pigments (2013)
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y., Seki, I., Yamashita, T., and Shichida, Y
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 52 (17) 号: 17 ページ: 3010-3018
  • DOI: 10.1021/bi3015967
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast carbonyl motion of the photoactive yellow protein chromophore probed by femtosecond circular dichroism (2013)
  • 著者名/発表者名: Mendonca, L., Hache, F., Changenet-Barret, P., Plaza, P., Chosrowjan, H., Taniguchi, S., and Imamoto, Y.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 135, 巻: 135 号: 39 ページ: 14637-14643
  • DOI: 10.1021/ja404503q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast time-resolved pump-probe spectroscopy of PYP by a sub-8fs pulse laser at 400 nm (2013)
  • 著者名/発表者名: Liu, J., Yabushita, A., Taniguchi, S., Chosrowjan, H., Imamoto, Y., Sueda, K., Miyanaga, N., and Kobayashi, T.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 117 号: 17 ページ: 4818-4826
  • DOI: 10.1021/jp4001016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photochemical nature of parietopsin. (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Sakai, Y. Imamoto, C.Y. Su, H. Tsukamoto, T. Yamashita, A. Terakita, K.W. Yau and Y. Shichida
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 号: 9 ページ: 1933-41
  • DOI: 10.1021/bi2018283
  • 査読あり
• [雑誌論文] The C-Terminus of the G Protein α Subunit Controls the Affinity of Nucleotides (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kimata, Takahiro Yamashita, Take Matsuyama, Yasushi Imamoto, Yoshinori Shichida
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 号: 13 ページ: 2768-2774
  • DOI: 10.1021/bi201702d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative studies on the late bleaching processes of four kinds of cone visual pigments and rod visual pigment (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, T. Yamashita, Y. Imamoto and Y. Shichida
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 号: 21 ページ: 4300-8
  • DOI: 10.1021/bi3000885
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photochemical properties of mammalian melanopsin. (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuyama, T. Yamashita, Y. Imamoto and Y. Shichida
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 号: 27 ページ: 5454-62
  • DOI: 10.1021/bi3004999
  • 査読あり
• [学会発表] Single-molecule observation of the ligand-induced population shift of rhodopsin, a G-protein coupled receptor (2014)
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y.
  • 学会等名: 16th International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: 長浜ロイヤルホテル
  • 年月日: 2014-10-07
  • 招待講演
• [学会発表] イエロープロテイン光反応中間体の熱平衡の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 今元 泰、七田 芳則
  • 学会等名: 第52 回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2014-09-27
• [学会発表] Photoactive yellow proteinの光反応サイクルと構造ダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 今元 泰、松山 武、七田 芳則
  • 学会等名: 第18回 日本光生物学協会年会
  • 発表場所: 大阪市立大学学術情報総合センター
  • 年月日: 2014-08-22
• [学会発表] Light-induced structural changes of rhodopsin probed by cysteine S-H stretching vibrations (2012)
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y.
  • 学会等名: 15th International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Ascona, Switzerland
  • 招待講演
• [学会発表] Helical rearrangement of photoactivated rhodopsin probed by high-angle X-ray scattering
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y., Oka, T., Kojima, K., Maeda, R., Shichida, Y.
  • 学会等名: 日本生物物理学会第51回年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
• [学会発表] Characterization of visual pigments in membrane environment using nanodiscs
  • 著者名/発表者名: Imamoto, Y., Kojima, K., Maeda, R., Oka, T., Yamashita, T., and Shichida, Y.
  • 学会等名: The 6th Asia & Oceania Conference on Photobiology
  • 発表場所: Novotel Sydney Central, Australia
  • 招待講演
• [学会発表] 構造ダイナミクスからみたロドプシンの活性化機構
  • 著者名/発表者名: 今元 泰、前田 亮、廣島通夫、佐甲靖志、七田芳則
  • 学会等名: 分子研研究会「ロドプシン研究の故きを温ねて新しきを知る」
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター大会議室
  • 招待講演