| 研究領域 | 高速分子動画法によるタンパク質非平衡状態構造解析と分子制御への応用 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05777
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
岩田 想 京都大学, 医学研究科, 教授 (60452330)
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| 研究分担者 |
野村 紀通 京都大学, 医学研究科, 准教授 (10314246)
近藤 美欧 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (20619168)
志甫谷 渉 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (30809421)
草木迫 司 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80815316)
山下 恵太郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 客員共同研究員 (20721690)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| キーワード | 光遺伝学 / 膜タンパク質 / X線自由電子レーザー / 時分割X線結晶構造解析 / クライオ電子顕微鏡単粒子解析 / ロドプシン / 構造ダイナミクス |
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| 研究成果の概要 |
光は空間分布と時間の制御が比較的容易である上に、波長を自在に変えられるという特性を有する。したがって、光動作タンパク質はX線自由電子レーザーを光源とするポンプ・プローブ法による時分割構造機能解析に好適な研究対象である。本研究では、光動作タンパク質に内蔵されたフォトクロミック化合物（レチナール等）の立体構造を高い空間分解能と時間分解能で人為的に光制御することにより、光動作タンパク質分子全体の光誘起異性化反応の動的構造基盤を解明した。さらに光刺激で機能モードのオン／オフや機能強度をに切換え可能な人工タンパク質を構造データに基づいて合理的に創出した。
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| 自由記述の分野 |
構造生物学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光遺伝学は特定の神経細胞の活動を「光」によって制御する革新的技術であり、今や神経科学において必須の技術となっている。光遺伝学には光受容タンパク質であるロドプシン型膜タンパク質がツールとして利用されており、新規の高機能光遺伝学ツールを創出、改良することが待望されている。本研究において、多様な光駆動型膜タンパク質の構造をXFEL時分割結晶構造解析やクライオ電子顕微鏡単粒子解析により解明し、機能する仕組みに対する理解を深めた。新規光駆動型膜タンパク質の構造ベースでの設計、そして実際に神経科学分野へ強力なツールを提供したという点でも、今後、神経科学、生命科学の発展に大きく貢献することが期待される。
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