微弱光源を用いた高性能フォトダイオードアレイ分光光度計の開発

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09354010
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 七田 芳則 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60127090)
• 研究分担者: 佐藤 辰巳 島津製作所, 分析機器事業部, 課長
• キーワード: 分光学 / フォトダイオードアレイ / 分光光度計 / 反応速度 / ロドプシン / トランスデューシン / G蛋白質 / 中間体

研究概要

生物試料測定のために測定光強度を減じたPDA分光光度計を作製し、視物質などの生体試料の比較的反応速度の高い構造変化過程の観測に適用可能かどうか評価した。具体的には、島津製作所製の汎用型PDA分光光度計(MultiSpec-1500)をベースとして、以下の改造をおこなった。
(1) 光学フィルターを光源と試料の間に設置することにより、測定光強度を抑制した結果、試料の光反応を10分の1に削減することができた。また、電磁シャッターを検出器と同期するように取り付けることにより、測定時以外の光反応を抑え、試料の光反応を3分の1に削減することができた。すなわち、両者を併用することにより、試料の光反応を30分の1に削減した。
(2) 上記の減光型PDA分光光度計に試料冷却装置および試料光照射装置を取り付け、ウシの網膜から調製したロドプシンの構造変化過程およびG蛋白質との結合過程を観測した。その結果、従来反応速度が高すぎて-20℃まで試料を冷却しなければ観測できなかったロドプシンの構造変化過程(メタI→メタII)を、0℃で観測することに成功した。また、ロドプシンから分子間相互作用により光情報を受け取るG蛋白質であるトランスデューシンとの相互作用過程を観測した結果、トランスデューシンの添加によってメタII-トランスデューシン複合体が生成する反応過程を、570nmから330nmの波長領域のスペクトル変化として観測することが可能になった。

研究成果

• [文献書誌] T.Kakitani: "Deuterium substitution effect on the excited state dynamics of rhodopsin." J.Phys.Chem.107. 1334-1339 (1998)
• [文献書誌] H.Kandori: "Cysteine S-H as a hydrogen-bonding probe in proteins." J.Am.Chem.Soc.120. 5828-5829 (1998)
• [文献書誌] S.Tachibanaki: "Identification of a new intermediate state that binds but not activates transducin in the bleaching process of bovine rhodopsin." FEBS Lett.425. 126-130 (1998)
• [文献書誌] H.Kandori: "Protein structural changes in bacteriorhodopsin upon photoisomerization as revealed by polarized FTIR spectroscopy." J.Phys.Chem.102. 7899-7905 (1998)
• [文献書誌] H.Chosrowjan: "Rhodopsin emission in real time: A new aspect of the primary event in vision." J.Am.Chem.Soc.120. 9706-9707 (1998)
• [文献書誌] T.Nagata: "The hydrogen bonding network of water molecules and the peptide backbone in the region connecting Asp83,Gly120 and Glu113 in bovine rhodopsin." Biochemistry. 37. 17216-17222 (1998)
• [文献書誌] A.Terakita: "Selective activation of G-protein subtypes by vertebrate and invertebrate rhodopsins." FEBS Lett.439. 110-114 (1998)
• [文献書誌] A.Wada: "Stereoselective synthesis of 11Z-9-demethyl-9-benzyl-and 9-phenyl-retinals and their interaction with bovine opsin." Bioorg.Med.Chem.Lett.8. 423-426 (1998)
• [文献書誌] Y.Shichida: "Visual Pigment: G-protein-coupled receptor for light signal." Cell Mol Life Sci.54. 1299-1315 (1998)
• [文献書誌] 寺北明久: "視物質と視細胞光情報伝達系の多様性-機能解析と分子系統解析の接点" 蛋白質・核酸・酵素. 44. 217-225 (1999)
• [文献書誌] Hiroo Imai: "Analysis of Amino Acid Residuesin Rhodopsin and Cone Visual Pigments that Determine their Molecular Properties. (Methods in Enzynology 分担執筆)" Academic Press(印刷中), (1999)
• [文献書誌] Yoshinori Shichida: "Heterogeniety of Rhodopsin Intermediate State Interacting with Transducin.(Methods in Enzynology 分担執筆)" Academic Press(印刷中), (1999)
• [文献書誌] Y.Shichida: "Visual pigment: Photochemistry and molecular evolution.in The Retinal Basis of Vision.(ed.J.Toyoda)" Elsevier Science,The Netherlands.(in press),