• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2018 年度 実績報告書

プロテオロドプシンのプロトン輸送方向の制御メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K18519
研究機関松山大学

研究代表者

田母神 淳  松山大学, 薬学部, 助教 (30580089)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード生体エネルギー変換 / 微生物型ロドプシン / レチナール / フォトサイクル / プロトン移動
研究実績の概要

海洋微生物がもつ光駆動H+ポンプであるプロテオロドプシン(PR)のH+輸送方向のpH変化(中性→アルカリ性)による変換の機構を探り、最終的には微生物型ロドプシンのH+輸送方向を決める仕組みの理解へと繋げることが本研究のねらいである。H+を細胞内(CP)から細胞外(EC)へ一方向に輸送するバクテリオロドプシン(BR)では、活性中心であるH+化レチナールシッフ塩基からCP側へはH+が放出されず、輸送の向きの逆転を防ぐための機構が次のように提案されている。それはCP側の膜貫通領域が暗状態では疎水的な状態になっているが、光中間体形成時に構造変化することで、この領域の親水性を高め、H+がCP側からタンパク質内部へと取り込まれるというものである。そこで、CP側の膜貫通領域がPRでは親水性・疎水性のどちらの状態をとっているのかを探ることがBRのような一方向のポンプとの違いを明らかにするための1つの手掛かりになると考え、ヒドロキシルアミン(HA)による発色団の退色反応を暗状態下・光照射下の両方で調べた。一般に、微生物型ロドプシンは、暗状態ではCP側が疎水的、EC側は比較的親水的な環境となっているため、ミセル形成時は、水溶性試薬のHAは、主に親水的なEC側の領域から侵入し、発色団と反応する。一方、光照射下では、光中間体形成時にFへリックスのCP側の領域が開くような構造変化が起こり、水が流入するため、HAによる退色反応が暗状態下と比べてさらに促進されるという特徴がある。一方、PRにおいて同実験を行うと、暗状態でもHAによる退色反応が速やかに進行し、さらに光照射下でも退色速度は暗状態と大きく変わらなかった。このことから、PRではCP側が暗状態下でもすでに親水的な状態となっていることが予測され、この性質によりpHがアルカリ性のときにH+移動の逆流が起こるのを可能にしているのではないかと推測した。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Photocycle of Sensory Rhodopsin II from Halobacterium salinarum (HsSRII): Mutation of D103 Accelerates M Decay and Changes the Decay Pathway of a 13-cis O-like Species2018

    • 著者名/発表者名
      Dai Gang、Geng Xiong、Chaoluomeng、Tamogami Jun、Kikukawa Takashi、Demura Makoto、Kamo Naoki、Iwasa Tatsuo
    • 雑誌名

      Photochemistry and Photobiology

      巻: 94 ページ: 705~714

    • DOI

      10.1111/php.12917

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interhelical interactions between D92 and C218 in the cytoplasmic domain regulate proton uptake upon N-decay in the proton transport of Acetabularia rhodopsin II2018

    • 著者名/発表者名
      Tamogami Jun、Kikukawa Takashi、Ohkawa Keisuke、Ohsawa Noboru、Nara Toshifumi、Demura Makoto、Miyauchi Seiji、Kimura-Someya Tomomi、Shirouzu Mikako、Yokoyama Shigeyuki、Shimono Kazumi、Kamo Naoki
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology

      巻: 183 ページ: 35~45

    • DOI

      10.1016/j.jphotobiol.2018.04.012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-temperature Raman spectroscopy reveals small chromophore distortion in primary photointermediate of proteorhodopsin2018

    • 著者名/発表者名
      Fujisawa Tomotsumi、Abe Masahiro、Tamogami Jun、Kikukawa Takashi、Kamo Naoki、Unno Masashi
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 592 ページ: 3054~3061

    • DOI

      10.1002/1873-3468.13219

    • 査読あり
  • [学会発表] アセタブラリアロドプシンIIのプロトン取り込み機構に関与するD92-C218残基間の相互作用2018

    • 著者名/発表者名
      〇田母神淳、菊川峰志、大川啓介、大沢登、奈良敏文、出村誠、宮内正二、染谷友美、白水美香子、横山茂之、下野和実、加茂直樹
    • 学会等名
      日本生物物理学会 第10回中国四国支部大会
  • [学会発表] Cl-ポンプhalorhodopsinのH+ポンプ化への試み2018

    • 著者名/発表者名
      〇安部修平、菊川峰志、田母神淳、塚本卓、相沢智康、加茂直樹、出村誠
    • 学会等名
      第45回 生体分子科学討論会
  • [学会発表] Distinctively small distortion of retinal chromophore in K intermediate of proteorhodopsin observed by low-temperature Raman spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      〇Tomotsumi Fujisawa, Jun Tamogami, Takashi Kikukawa, Masashi Unno
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
  • [学会発表] 高度好塩菌における走光性受容体のシグナル伝達2018

    • 著者名/発表者名
      〇松波梨佐、田母神淳、奈良敏文
    • 学会等名
      第71回日本細菌学会中国・四国支部総会
  • [学会発表] 高度好塩菌における走光性受容体のシグナル伝達2018

    • 著者名/発表者名
      〇松波梨佐、田母神淳、奈良敏文
    • 学会等名
      第9回 愛媛微生物学ネッワーク(NAME)フォーラム
  • [学会発表] センサリーロドプシンIIのThr80, Asn105への変異導入によるフォトサイクルへの影響2018

    • 著者名/発表者名
      〇黒田鼓、田母神淳、奈良敏文
    • 学会等名
      第9回 愛媛微生物学ネッワーク(NAME)フォーラム

URL: 

公開日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi