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液胞を標的とした酸化還元状態感受性蛍光タンパク質の開発

公募研究

研究領域植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで
研究課題/領域番号 25120713
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 生物系
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

岩田 達也  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20569917)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2014年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2013年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワードフラビン / 蛍光タンパク質 / LOVドメイン / 酸化還元反応
研究実績の概要

「酸性環境下で機能する蛍光タンパク質の大腸菌によるスクリーニング」:ペリプラズム領域に発現させた蛍光タンパク質は、細胞質内に発現させたものより外液のpH環境に敏感に反応し(殆ど外部のpHと同じになる)、このスクリーニング系で蛍光タンパク質のスクリーニングを行っていった。
シロイヌナズナphot2-LOV2のC426A(C/A)のペリプラズム発現について同様に行ったが、ペリプラズム発現のC/AはFMNを結合していない可能性が示唆されたため、培養液にFMNやリボフラビンを加えることでペリプラズムでのホロタンパク質の発現を目指した。しかしながら、GFP、LOVの両方について、蛍光励起・発光スペクトル、酸性条件に対する挙動など、野生型と明らかに異なる蛍光特性を示す変異体の単離には至らなかった。
「LOVドメインのシステイン残基の位置のアミノ酸がFMNの光還元反応に及ぼす影響」:LOVドメインのシステイン残基の位置のアミノ酸がFMNの反応を決定していることから、この位置のアミノ酸をアラニン以外に変え、その影響を調べた。シロイヌナズナphot2-LOV2のC426DとC426K変異体はFMNが結合しなかったが、C426N(C/N)、C426G(C/G)、C426S(C/S)変異体にはFMNが結合した。これらの変異体は全てC/A変異体と同じく還元剤非存在下で光還元反応(FMNH•の生成)を示すことが分かった。一方、光還元の効率はアミノ酸によって違いを示し、アラニンが最も還元されやすく、次いでセリン、アスパラギン、グリシンの順で還元されにくいことが分かった。この結果は、C/AではなくC/NやC/G変異体にするとより退色の少ない蛍光タンパク質の作成が出来る可能性を示している。また、フォトトロピンの機能を完全に消失させるためにも、C/NやC/Gにする方がいいかもしれない。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (25件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Water-containing hydrogen-bonding network in the active center of channelrhodopsin.2014

    • 著者名/発表者名
      Ito, S., Kato, H. E., Taniguchi, R., Nureki, O. and Kandori, H.
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 136 号: 9 ページ: 3475-3482

    • DOI

      10.1021/ja410836g

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] FAD Chromophore Charge Controls the Conformation of CPD-Photolyase α-Helices2014

    • 著者名/発表者名
      I M. M. Wijaya, T. Iwata, J. Yamamoto, K. Hitomi, S. Iwai, E. D. Getzoff, J. T. M. Kennis, T. Mathes, H. Kandori*
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 53 号: 37 ページ: 5864-5875

    • DOI

      10.1021/bi500638b

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Construction of Functional Fluorescent Protein Based on Flavin-Binding Photoreceptor Domain2015

    • 著者名/発表者名
      Iwata, T.
    • 学会等名
      Interdisciplinary Symposium on Environmental Microbiology for Sustainable Society
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      2015-02-05 – 2015-02-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cation effect on the photo intermediates of channelrhodopsin2014

    • 著者名/発表者名
      Shota Ito, Hideaki E. Kato, Satomi Ohishi, Reiya Taniguchi, Tatsuya Iwata, Osamu Nureki, and Hideki Kandori
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      Nagahama
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Functional conversion of (6-4) photolyase and CPD photolyase by mutation2014

    • 著者名/発表者名
      Daichi Yamada, Junpei Yamamoto, I M. Mahaputra Wijaya, Tomohiro Suzuki, Tatsuya Iwata, Tomoko Ishikawa, Elizabeth D. Getzoff, Takeshi Todo, Shigenori Iwai, and Hideki Kandori
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      Nagahama
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] FTIR spectroscopic analysis of the unique hydrogen-bonding formation in photoactive yellow protein2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Iwata, and Hidkei Kandori
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      Nagahama
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Elucidation of signal transduction mechanism of Aer2014

    • 著者名/発表者名
      Yoriyoshi Oka, Tatsuya Iwata, and Hideki Kandor
    • 学会等名
      The 52nd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] FTIR study on the strong hydrogen bonding formation in photoactive yellow protein2014

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Iwata, and Hideki Kandori
    • 学会等名
      The 52nd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Role of FAD N5 proximal Asn residue in CPD-Photolyase2014

    • 著者名/発表者名
      I M. Mahaputra Wijaya, Tatsuya Iwata, Elizabeth D. Getzoff, and Hideki Kandori
    • 学会等名
      The 52nd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Functional conversion of (6-4) photolyase and CPD photolyase2014

    • 著者名/発表者名
      Daichi Yamada, Junpei Yamamoto, Tomoko Ishikawa, Tomohiro Suzuki, I M. Mahaputra Wijaya, Tatsuya Iwata, Elizabeth D. Getzoff, Takeshi Todo, Shigenori Iwai, and Hideki Kandori
    • 学会等名
      The 52nd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] FTIR spectroscopy of the photoreaction of Arabidopsis Cryptochrome1 upon ATP binding2014

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Mikuni, Daichi Yamada, Tatsuya Iwata, Kenichi Hitomi, Elizabeth D. Getzoff, and Hideki Kandori
    • 学会等名
      The 52nd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Structural changes of channelrhodopsin under various cation conditions2014

    • 著者名/発表者名
      Shota Ito, Hideaki E. Kato, Satomi Ohishi, Reiya Taniguchi, Tatsuya Iwata, Osamu Nureki, and Hideki Kandori
    • 学会等名
      The 52nd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Spectroscopic study of light-dependent activation of Arabidopsis cryptochrome2014

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Mikuni, Daichi Yamada, Tomohiro Suzuki, I M. Mahaputra Wijaya, Tatsuya Iwata, Kenichi Hitomi, Elizabeth D. Getzoff, and Hideki Kandori
    • 学会等名
      The 2nd Awaji International Workshop on "Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications"
    • 発表場所
      Awaji Island
    • 年月日
      2014-06-15 – 2014-06-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Functional conversion of (6-4) photolyase into CPD photolyase by site-directed mutagenesis2014

    • 著者名/発表者名
      Daichi Yamada, Junpei Yamamoto, Tomoko Ishikawa, Tomohiro Suzuki, I M. Mahaputra Wijaya, Tatsuya Iwata, Elizabeth D. Getzoff, Takeshi Todo, Shigenori Iwai, and Hideki Kandori
    • 学会等名
      The 2nd Awaji International Workshop on "Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications"
    • 発表場所
      Awaji Island
    • 年月日
      2014-06-15 – 2014-06-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 液胞を標的とした酸化還元状態感受性蛍光タンパク質の開発2014

    • 著者名/発表者名
      ○岩田 達也,神取 秀樹
    • 学会等名
      新学術領域研究「植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで」2013年度第2回班会議
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] FTIR study of water molecules in channelrhodopsin2013

    • 著者名/発表者名
      ○S. Ito, H. E. Kato, R. Taniguchi, T. Iwata, O. Nureki, H. Kandori
    • 学会等名
      IMS Workshop on "Hierarchical Molecular Dynamics: From Ultrafast Spectroscopy to Single Molecule Measurements
    • 発表場所
      岡崎
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 液胞を標的とした酸化還元状態感受性蛍光タンパク質の開発2013

    • 著者名/発表者名
      ○岩田 達也、神取 秀樹
    • 学会等名
      新学術領域研究「植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで」2013年度第1回班会議
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 赤外分光法を用いたフラビン結合型光センサータンパク質の構造解析2013

    • 著者名/発表者名
      岩田達也
    • 学会等名
      第3回光科学異分野横断萌芽研究会
    • 発表場所
      箱根
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フラビン結合光センサータンパク質を鋳型とした新規機能性タンパク質の開発2013

    • 著者名/発表者名
      岩田達也
    • 学会等名
      第1回 次世代材料・テクノロジー研究会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光遺伝学に利用されるChRの赤外分光を用いた構造解析2013

    • 著者名/発表者名
      ○伊藤奨太、加藤英明、谷口怜哉、岩田達也、濡木 理、神取秀樹
    • 学会等名
      第53回生物物理若手の会夏の学校
    • 発表場所
      伊豆
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Hydrogen-bonding interaction of the protonated Schiff base with water molecules in a light-gated ion channel, channelrhodopsin2013

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, H. E. Kato, R. Taniguchi, T. Iwata, O. Nureki, H. Kandori
    • 学会等名
      International Symposium Optogenetics 2013
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Redox-controlled fluorescence from LOV-based protein2013

    • 著者名/発表者名
      ○Y. ono, T. Iwata, M. Iwaki, H. Kandori
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Hydrogen-bonding network in the active center of a light-gated ion channel, channelrhodopsin2013

    • 著者名/発表者名
      ○S. Ito, H. E. Kato, R. Taniguchi, T. Iwata, O. Nureki, H. Kandori
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Screening of randomly mutated fluorescent proteins that can work in acidic conditions2013

    • 著者名/発表者名
      ○Tatsuya Iwata, Yukiko Ono, Masayo Iwaki, Hideki Kandori
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Screening of fluorescent proteins that function in acidic condition2013

    • 著者名/発表者名
      ○Tatsuya Iwata, Yukiko Ono, Masayo Iwaki, Hideki Kandori
    • 学会等名
      第6回アジア・オセアニア光生物学会議
    • 発表場所
      Sidney, Australia
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] チャネルロドプシンの活性中心における水素結合ネットワーク2013

    • 著者名/発表者名
      ○伊藤奨太、加藤英明、谷口怜哉、岩田達也、濡木 理、神取秀樹
    • 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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] チャネルロドプシンがもつ特異な水素結合ネットワーク2013

    • 著者名/発表者名
      ○伊藤 奨太,加藤 英明,谷口 怜哉,岩田 達也,濡木 理,神取 秀樹
    • 学会等名
      日本生体エネルギー研究会第39回討論会
    • 発表場所
      静岡県コンベンションアーツセンター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 国立大学法人 名古屋工業大学 研究者データベースシステム

    • URL

      http://researcher.nitech.ac.jp/html/100000171_ja.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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