分光学的手法による生体π空間の制御機構解明と新機能の開拓

2012 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 高次π空間の創発と機能開発
• 研究課題/領域番号: 20108014
• 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: 理工系
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 神取 秀樹 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (70202033)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: π空間 / 生体分子 / 発色団 / 赤外分光 / アミノ酸変異

研究概要

生体分子は進化の中で最適化されたπ空間の制御系であり、蛋白質などのナノ反応場が精緻な制御を可能にしている。本研究では、光受容蛋白質における蛋白質反応場の特異な制御機構の解明を目指した。遺伝子工学と赤外分光学などの分光学的手法を組み合わせることで、波長制御、反応制御、機能制御をもたらすメカニズムを明らかにすることができた。特筆すべき事項として、世界初となる霊長類色覚視物質の構造解析、プロトンポンプに結合した内部結合水と機能との相関関係、内向きプロトンポンプの創成などを挙げることができる。

研究成果

• [雑誌論文] Protein-bound water as the determinant of asymmetric functional conversion between light-driven proton and chloride pumps (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Muroda, K. Nakashima, M. Shibata, M Demura, H. Kandori
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 ページ: 4677-4684
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein-bound water molecules in primate red- and green-sensitive visual pigments (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Katayama, Y. Furutani, H. Imai, H. Kandori
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 ページ: 1126-1133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strong donation of the hydrogen bond of tyrosine during photoactivation of the BLUF domain (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Iwata, A. Watanabe, M. Iseki, M. Watanabe, H. Kandori
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett 巻: 2 ページ: 1015-1019
  • 査読あり
• [雑誌論文] FTIR study of light-dependent activation and DNA repair processes of (6-4) photolyase (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Zhang, T. Iwata, J. Yamamoto, K. Hitomi, S. Iwai, T. Todo, E. D. Getzoff, H. Kandori
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 50 ページ: 3591-3598
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein fluctuations as the possible origin of the thermal activation of rod photoreceptors in the dark (2010)
  • 著者名/発表者名: V. A. Lorenz-Fonfria, Y. Furutani. T. Ota, K. Ido, H. Kandori
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 132 ページ: 5693-5703
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-speed atomic force microscopy shows dynamic molecular processes in photoactivated bacteriorhodopsin (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Shibata, H. Yamashita, T. Uchihashi, H. Kandori, T. Ando
  • 雑誌名: Nature Nanotech 巻: 5 ページ: 208-212
  • 査読あり
• [雑誌論文] An FTIR study of monkey greenand red-sensitive visual pigments (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Katayama, Y. Furutani, H. Imai, H. Kandori
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 49 ページ: 891-894
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering an inward proton transport from a bacterial sensor rhodopsin (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Kawanabe, Y. Furutani, K.-H. Jung, H. Kandori
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 131 ページ: 16439-16444
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopic and kinetic evidence on how bacteriorhodopsin accomplishes vectorial proton transport under functional conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: V. A. Lorenz-Fonfria, H. Kandori
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 131 ページ: 5891-5901
  • 査読あり
• [雑誌論文] Color change of proteorhodopsin by a single amino acid replacement at a distant cytoplasmic loop (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshitugu, M. Shibata, D. Ikeda, Y. Furutani, H. Kandori
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 47 ページ: 3923-3926
  • 査読あり
• [学会発表] New microbial rhodopsins from the ocean (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kandori
  • 学会等名: 15^<th> International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Ascona, Switzerland (Invited)
  • 年月日: 2012-10-03
• [学会発表] Light-induced difference FTIR spectroscopy of photoreceptive proteins (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kandori
  • 学会等名: 244^<th> ACS National Meeting
  • 発表場所: Philadelphia, USA (Invited)
  • 年月日: 2012-08-22
• [学会発表] Structure-function relationship in microbial rhodopsins (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kandori
  • 学会等名: Symposium on Biophysics of Microbial Rhodopsins
  • 発表場所: Shanghai, China (Invited)
  • 年月日: 2012-05-18
• [学会発表] Role of protein-bound water molecules in rhodopsins (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kandori
  • 学会等名: 15^<th> International Conference on Time-Resolved Vibrational Spectroscopy
  • 発表場所: Ascona, Switzerland (Invited)
  • 年月日: 2011-06-21
• [学会発表] FTIR detection of protein-bound water molecules in membrane proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kandori
  • 学会等名: Symposium on "Biophysics on Functional Study of Proteins
  • 発表場所: Berlin, Germany (Invited)
  • 年月日: 2011-06-14
• [学会発表] Mechanism of light-driven ion pumps (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kandori
  • 学会等名: PACIFICHEM 2010
  • 発表場所: Honolulu, USA (Invited)
  • 年月日: 2010-12-20
• [学会発表] FTIR study of rhodopsins (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kandori
  • 学会等名: 14^<th> International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Santa Cruz, USA(Invited)
  • 年月日: 2010-08-05
• [学会発表] Structural changes accompanying retinal photoisomerization in rhodopsins (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kandori
  • 学会等名: XXIV International Conference on Photochemistry
  • 発表場所: Toledo, Spain (Invited)
  • 年月日: 2009-07-21
• [学会発表] FTIR study of rhodopsins in action (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kandori
  • 学会等名: 15^<th> International Congress on Photobiology
  • 発表場所: Dusseldorf, Germany (Invited)
  • 年月日: 2009-06-22
• [備考]
  • URL: http://www.ach.nitech.ac.jp/~physchem/kandori/index_j.html