| 研究概要 |
我々が独自に開発しphoto-modulationを示す3つの蛍光タンパク質、Kaede、KikGR、Dronpaについて、基礎的および応用研究を行った。Kaede, KikGRは、紫(外)光で緑から赤へ色を変換する蛍光タンパク質である。緑と赤の状態でX線結晶構造解析と分光学的解析を行い、photo-conversionの分子機構の理解を深めた。Kaede,とKikGRのデータの比較から、光吸収によって起こる・脱離反応の詳細な機構に関して新しいモデルを提唱するに至った。フォンクロミック蛍光蛋白質Dronpaの明と暗、両状態の構造を解明し、フォトクロミズム現象に関する、タンパク質独特のメカニズムを新たに提示した。Dronpaにおいては、青色と紫(外)色の光を当てることで明(蛍光)状態と暗(無蛍光)状態を制御することができる。これまで世界の数箇所の研究室でDronpaのX線構造解析が試みられてきましたが、明状態に比べて暗状態の構造決定が難しく、このタンパク質のフォトクロミズムのメカニズムは未詳であった。今回核磁気共鳴法(NMR)解析を試み、暗状態の動的構造の決定に成功した。蛍光タンパク質特有の・バレル構造は固いという通説に反し、Dronpaの暗状態では、・バレル構造の一部および発色団が極端に柔らかく動きやすくなっており、その結果蛍光効率が下がるものと結論された。発色団の柔軟性・可動性の程度によって、明暗すなわち蛍光性が決定されるという見解を支持するデータが得られた。タンパク質独特のフォトクロミズム機構を扱いながら、広く蛍光性分子の構造に関して根本的な問題を提起する成果と言える。またベルギーの研究室と共同で、Dronpaの物理化学を解析し、Dronpaの超分解能光学顕微鏡開発への応用を試みている。
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