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振動分光法による過渡的膜タンパク質複合体の解析

公募研究

研究領域過渡的複合体が関わる生命現象の統合的理解-生理的準安定状態を捉える新技術-
研究課題/領域番号 24121712
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関名古屋大学

研究代表者

須藤 雄気  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10452202)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2013年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2012年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード生物物理 / 情報伝達 / 分子認識 / 構造変化 / 光生物 / 分光法 / 膜タンパク質 / 生物物理学 / 振動分光法 / 光生物学 / 赤外 / ラマン
研究概要

細胞内外の情報や物質のやり取りを行う”膜タンパク質”は、全タンパク質分子の約20%を占め、生命活動に必須である。一方で、細胞膜中で機能するため取り扱いが難しい、発現量が少ないなどの理由からそのメカニズムの理解は遅れている。我々は、光受容体・ロドプシンと伝達膜タンパク質の“膜分子複合体の過渡的変化”を様々な手法により解析している。このうち、赤外分光(FTIR) 法やラマン分光法に代表される振動分光法は、分子振動を鋭敏に捉える手法で、側鎖, 主鎖, 低分子(イオンや水など)の微細構造変化を捉えることができ、X線結晶構造解析やNMR解析では得ることが難しい情報を取得することができる。本研究では以下の4点について研究を行い、成果を得た。本研究を通じて、膜蛋白質解析のボトルネックである、試料調製法や解析手法を確立できたと考えている。
(1) 試料調製法の確立 [Sudo et al. 2013, J. Biol. Chem., Tsukamoto et al., 2013, J. Biol. Chem.], (2) 時間分解FTIR法による分子構造変化 [Furutani et al. 2013, J. Phys. Chem. B], (3) 時間分解ラマン分光法による分子構造変化 [Sudo et al. 2014, J. Phys. Chem. B], (4) 光照射固体NMR分光法による発色団構造変化 [Yomoda et al., 2014, Angew. Chem. Int. Ed.], (5) 全反射型FTIR法による2次構造測定 [東京大学船津研究室との共同研究]。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 12件) 図書 (3件)

  • [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

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The early steps in the photocycle of a photosensor protein sensory rhodopsin I from Salinibacter ruber2014

    • 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

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal and spectroscopic characterization of a proton pumping rhodopsin from an extreme thermophile2013

    • 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

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A blue-shifted light-driven proton pump for neural silencing2013

    • 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

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of the chromophore binding cavity in the 11-cis acceptable microbial rhodopsin MR2013

    • 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

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 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<sup>+</sup> driven flagellar motor2013

    • 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
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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 rhodopsin2013

    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photo-induced regulation of the chromatic adaptive gene expression by Anabaena sensory rhodopsin2012

    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical Silencing of C. elegans Cells with Arch Proton Pump2012

    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 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2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-11-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-11-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微生物の光利用と光制御ツール開発2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-10-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional diversity of sensory rhodopsins from microbes2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-09-30
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-08-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-08-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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2012

    • 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)
    • 年月日
      2012-07-02
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] Molecular and evolutionary aspects of microbial sensory rhodopsins2014

    • 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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Sensory rhodopsins2014

    • 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.
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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