固体NMRによる光受容蛋白質ロドプシンのレチナール結合部位の精密構造解析法の開発

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04336
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 川村 出 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20452047)
• 研究分担者: 五東 弘昭 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80635235)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 固体NMR / レチナール / ロドプシン / 膜タンパク質

研究実績の概要

固体NMRを用いたロドプシンタンパク質のレチナール結合部位の精密構造解析法に関する研究を行ない、次のような成果を得ることができた。
1. 光照射型-固体NMR法を用いて、センサリーロドプシンIIの光中間体におけるレチナール構造を明らかにした。特に、M中間体、O中間体、N'中間体由来のレチナールのNMR信号を区別して観測し、それぞれの中間体の配座を決定した。また、DFT計算による化学シフト値と配座の関係を示し、より詳細なレチナール配座を提唱した。この方法論を著書にまとめた。
2. 光駆動型ナトリウムイオンポンプロドプシンのNa+とそれ以外のアルカリ金属イオンにおける構造の違いを明らかにし、特にレチナール結合ポケットの変化を示した。
3. セグメント13C標識レチナールの抽出やオキシム体からアルデヒド型への再転換法の確率、及びそのようなレチナールの大腸菌発現系への組み込みを行い、ロドプシン結合型レチナールの構造解析への展開を示した。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Long-distance perturbation on Schiff base?counterion interactions by His30 and the extracellular Na+-binding site in Krokinobacter rhodopsin 2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Arisu Shigeta, Shota Ito, Rina Kaneko, Sahoko Tomida, Keiichi Inoue, Hideki Kandori, Izuru Kawamura
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 20 ページ: 8450～8455
  • DOI: 10.1039/C8CP00626A
  • 査読あり
• [雑誌論文] The role of d - allo -isoleucine in the deposition of the anti- Leishmania peptide bombinin H4 as revealed by 31 P solid-state NMR, VCD spectroscopy, and MD simulation (2018)
  • 著者名/発表者名: Batsaikhan Mijiddorj, Shiho Kaneda, Hisako Sato, Yuki Kitahashi, Namsrai Javkhlantugs, Akira Naito, Kazuyoshi Ueda, Izuru Kawamura
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.bbapap.2018.01.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrooxidative Copolymerization of 3,4-Ethylenedioxithiophene and Benzene from a Mixture of Each Monomer (2018)
  • 著者名/発表者名: Eisaku Tanaka, Hiroyuki Tateno, Yoshimasa Matsumura, Koji Nakabayashi, Izuru Kawamura, Mahito Atobe
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 91 ページ: 141-146
  • DOI: 10.1246/bcsj.20170319
  • 査読あり
• [雑誌論文] Absorption of Cu(II) in layered diaminoalkyl- and monoaminoalkyl-polysilsesquioxane (2017)
  • 著者名/発表者名: Takagi Teppei、Kawamura Izuru、Oumi Yasunori、Miwa Yohei、Yoshitake Hideaki
  • 雑誌名: Polymer 巻: 132 ページ: 227～234
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2017.11.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Guide to Design Functional Molecular Liquids with Tailorable Properties using Pyrene-Fluorescence as a Probe (2017)
  • 著者名/発表者名: Lu Fengniu、Takaya Tomohisa、Iwata Koichi、Kawamura Izuru、Saeki Akinori、Ishii Masashi、Nagura Kazuhiko、Nakanishi Takashi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 3416
  • DOI: 10.1038/s41598-017-03584-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Structural change of Na+ pumping Krokinobacter rhodopsin 2 induced by pH and alkali metal ions by solid-state NMR (2017)
  • 著者名/発表者名: Arisu Shigeta, Rina Kaneko, Shota Ito, Takashi Okitsu, Akimori Wada, Keiichi Inoue, Hideki Kandori, Izuru Kawamura
  • 学会等名: 第56回NMR討論会
• [学会発表] センサリーロドプシンのレチナール構造変化に対する13C NMR化学シフト値計算 (2017)
  • 著者名/発表者名: 槇野義輝, 川村出, 沖津貴志, 和田昭盛, 須藤雄気, 加茂直樹, 内藤晶, 上田一義
  • 学会等名: 第56回NMR討論会
• [学会発表] 抗菌ペプチドHylin b1のpH変化に対する運動性の違い (2017)
  • 著者名/発表者名: 川村出, 廣重玲奈, Batsaikhan Mijiddorj, 松尾雄大, 上田一義
  • 学会等名: 第56回NMR討論会
• [学会発表] Stationary trapping of photo-intermediates during the photo cycles of bR and its mutants by in situ photoirradiation solid- state NMR (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Naito, Kyosuke Oshima, Yuto Otani, Arisu Shigeta, Yoshiteru Makino, Izuru Kawamura, Takashi Okitsu, Akimori Wada, Satoru Tuzi, Tatsuo Iwas
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会年会
• [学会発表] Quantum chemical calculation of 13C NMR chemical shifts for retinal at photo-intermediates in the photocycle of sensory rhodopsin (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiteru Makino, Izuru Kawamura, Takashi Okitsu, Akimori Wada, Yuki Sudo, Naoki Kamo, Akira Naito, Kazuyoshi Ueda
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会年会
• [学会発表] Membrane binding structure of bombinin H2 and H4 peptides in leishmania mimetic membrane as studied by solid-state NMR and MD simulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Batsaikhan Mijiddorj, Shiho Kaneda, Namsrai Javkhlantugs, Kazuyoshi Ueda, Hisako Sato, Akira Naito, Izuru Kawamura
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会年会
• [学会発表] Photo-intermediates in the photo-reaction pathways of bacteriorhodopsin as revealed by in situ photo-irradiation solid-state NMR (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Naito, Kyosuka Oshima, Yuto Otani, Arisu Shigeta, Yoshiteru Makino, Izuru Kawamura, Takashi Okitsu, Akimori Wada, Satoru Yuzi, Tatsuo Iwasa
  • 学会等名: The 20th ISMAR
  • 国際学会
• [学会発表] Structural analysis of retinal-binding pocket of KR2 under neutral and acidic PH by solid-state NMR (2017)
  • 著者名/発表者名: Arisu Shigeta, Yokohama National University, Japan Shota Ito, Takashi Okitsu, Akimori Wada, Keiichi Inoue, Hideki Kandori, Izuru Kawamura
  • 学会等名: The 20th ISMAR
  • 国際学会
• [学会発表] Relationship between Tyr Czeta chemical shift and hydrogen bonding strength in microbial rhodopsins (2017)
  • 著者名/発表者名: Arisu Shigeta, Izuru Kawamura
  • 学会等名: International Symposium on Biophysics of Rhodopsins honoring Prof. Yoshinori Shichida
  • 国際学会
• [図書] Experimental Approaches of NMR Spectroscopy, Chap 9 Structure Determination of Membrane Peptides and Proteins by Solid-State NMR (2018)
  • 著者名/発表者名: Izuru Kawamura, Kazushi Norisada, Akira Naito
  • 総ページ数: 253-293
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-981-10-5965-0
• [図書] Experimental Approaches of NMR Spectroscopy, Chap 5 Photoirradiation and Microwave Irradiation NMR Spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Naito, Yoshiteru Makino, Yugo Tasei, Izuru Kawamura
  • 総ページ数: 135-170
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 978-981-10-5965-0
• [図書] 抗菌ペプチドの機能解明と技術利用 -第1章 抗菌ペプチドの構造-機能相関の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川村 出
  • 総ページ数: 3-14
  • 出版者: シーエムシー出版
  • ISBN: 978-4-7813-1245-3
• [備考] 横浜国立大学 研究者総覧
  • URL: http://er-web.jmk.ynu.ac.jp/html/KAWAMURA_Izuru/ja.html