新規な光トリガーを用いた蛋白質の高次構造変化ダイナミクス検出法の開発と応用

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12440164
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 寺嶋 正秀 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00188674)
• キーワード: 過渡回折格子 / 体積変化 / 拡散係数 / 蛋白質 / 構造変化

研究概要

パルスレーザーを用いた新しい光トリガー法を開発し、幅広い時間スケールでエネルギーと高次の構造変化を追跡することで、物理化学の視点からその構造やエネルギー変化を明らかにした。
1、pHをナノ秒の時間スケールでジャンプさせるための、プロトンを放出する化学反応を研究した。また、この手法を用いて、アポミオグロビンの折りたたみ反応に適用し、新しい化学反応を見出した。
2、NADHを用いた光還元法により、蛋白質の折り畳みを誘起する手法を確立した。この手法をチトクロムCという蛋白質の折りたたみ反応を誘起するために用いて、反応により大きい構造変化の起こる事を、拡散定数の時間変化という観点から明らかにした。
3、Photoactive Yellow protein (PYP)と呼ばれる、光受容蛋白のダイナミクスについても詳細な研究を行った。初めて体積変化にかなり大きい温度依存性があることが見出され、反応中間体の構造の「緩み」として解釈した。
4、光で生理活性を示すロドプシンの光反応に新たな中間体を発見し、また全ての中間体のエネルギー準位を決定することに成功した。

研究成果

• [文献書誌] J.Choi: "A pH jump reaction studied by the transient grating method : Photodissociation of o-nitro-benzaldehyde"J.Phys.Chem.A. 105. 12-18 (2001)
• [文献書誌] M.Sakakura: "Dynamics of structure and energy of horse carboxymyoglobin after photodissociation of the carbon monoxide"J.Am.Chem.Soc.. 123. 4286-4294 (2001)
• [文献書誌] Y.Nishioku: "A spectrally silent transformation in the photolysis of octopus rhodopsin : a protein conformational change without any accompanying change of the chromophore's absorption"Biophy.J.. 80. 2922-2927 (2001)
• [文献書誌] K.Okamoto: "Translational Diffusion of Ion Radicals Created by Electron Transfer in Charged Micellar Solutions probed by the Transient Grating Method and the Taylor Dispersion Method"J.Phys.Chem.A. 105. 6586-6593 (2001)
• [文献書誌] T.Ohmori: "Thermal diffusivities and sound velocities of supercritical methanol and ethanol measured by the transient grating method"Phys.Chem.Chem.Phys.. 3. 3994-4000 (2001)
• [文献書誌] M.Sakakura: "The structural dynamics and ligand releasing process after the photodissociation of sperm whale carboxymyoglobin"J.Phys.Chem.B. 105. 10424-10434 (2001)