• 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 実施状況報告書

イオン輸送型ロドプシンのアミノ酸変異による輸送方式の変換とその分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K14658
研究機関北海道大学

研究代表者

塚本 卓  北海道大学, 先端生命科学研究院, 助教 (30744271)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード光受容体 / ロドプシン / イオンチャネル / フラッシュフォトリシス / オプトジェネティクス / 構造変化 / 速度論的解析
研究実績の概要

本研究では、アニオンポンプ型およびアニオンチャネル型ロドプシンをモデルとし、「ポンプ」と「チャネル」という異なる輸送方式を決定する要因を解明する。

平成30年度は、分光学的手法により、アニオンチャネル型ロドプシンの分子機構を調査した。他の研究グループが行った先行研究と異なり、我々はアニオンチャネル型ロドプシンが、光反応前の初期状態においてすでにアニオンを結合していることを初めて明らかにした。さらに、アニオンの濃度に依存して、チャネル開閉機能が顕著に変化することがわかった。特に、高いアニオン濃度存在下では、チャネル開口状態の寿命がおよそ10倍長くなることを明らかにした。これは、チャネル開口状態の構造に、アニオンが選択的に結合することで、チャネル閉口を妨げることが原因であると予想した。アニオンチャネル型ロドプシンのチャネル開閉が素早いという性質は、オプトジェネティクスによる正確な神経抑制作用にとって重要なものである。我々の成果によって、塩濃度の影響を受けないアニオンチャネル型ロドプシンの設計が必要である可能性を示すことができた。

同時に、アニオンチャネル型ロドプシンのチャネル開閉のキネティクスに重要なアミノ酸に着目し、新規分子の探索および発現系の構築を行った。分光測定から、新たなオプトジェネティクス・ツール分子となりうる興味深い性質が明らかになってきている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

アニオンチャネル型ロドプシンについて、その分子機能を明らかにした成果を、国内外の学会および論文として発表することができた。ロドプシンの探索および発現系構築により、興味深い性質を持つアニオンチャネル型ロドプシンを発見するに至った。
一方、アニオンポンプ型ロドプシンについては、未だ良好な結果は得られていない。アニオンポンプのアニオンチャネル化に向けて、変異導入および活性測定をする必要がある。

今後の研究の推進方策

新規アニオンチャネル型ロドプシンの分子機能の解析を行う。
アニオンポンプ型ロドプシンのアニオンチャネル化に向けて、変異導入および活性測定を継続する。

次年度使用額が生じた理由

設備品および消耗品は計画的に購入できた。未使用額が生じたのは、無用な執行は行わず、次年度の研究に役立てようと考えたためである。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Implications for the impairment of the rapid channel closing of Proteomonas sulcata anion channelrhodopsin 1 at high Cl- concentrations2018

    • 著者名/発表者名
      Tsukamoto Takashi、Kikuchi Chihiro、Suzuki Hiromu、Aizawa Tomoyasu、Kikukawa Takashi、Demura Makoto
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 13445~13445

    • DOI

      10.1038/s41598-018-31742-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High Thermal Stability of Oligomeric Assemblies of Thermophilic Rhodopsin in a Lipid Environment2018

    • 著者名/発表者名
      Shionoya Tomomi、Mizuno Misao、Tsukamoto Takashi、Ikeda Kento、Seki Hayato、Kojima Keiichi、Shibata Mikihiro、Kawamura Izuru、Sudo Yuki、Mizutani Yasuhisa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 122 ページ: 6945~6953

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b04894

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Production of a Light-Gated Proton Channel by Replacing the Retinal Chromophore with Its Synthetic Vinylene Derivative2018

    • 著者名/発表者名
      Takayama Riho、Kaneko Akimasa、Okitsu Takashi、Tsunoda Satoshi P.、Shimono Kazumi、Mizuno Misao、Kojima Keiichi、Tsukamoto Takashi、Kandori Hideki、Mizutani Yasuhisa、Wada Akimori、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 ページ: 2857~2862

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b00879

    • 査読あり
  • [学会発表] Substrate anion concentration significantly affects the fast channel closing of Proteomonas sulcata anion channelrhodopsin-12018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsukamoto、Chihiro Kikuchi、Hiromu Suzuki、Tomoyasu Aizawa、Takashi Kikukawa、Makoto Demura
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
  • [学会発表] Anion concentration dependency on the photocycle of PsuACR1: Implications for the impairment of its fast channel function2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsukamoto、Chihiro Kikuchi、Hiromu Suzuki、Tomoyasu Aizawa、Takashi Kikukawa、Makoto Demura
    • 学会等名
      18th International Conference on Retinal Proteins
    • 国際学会
  • [学会発表] Photochemical Properties of Microbial Rhodopsin Pumps and Channels2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsukamoto
    • 学会等名
      Asia Pasific Society for Biology and Medical Sciences
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      https://tenure-track.cris.hokudai.ac.jp/lab/tsukamoto/

  • [備考] 北海道大学プレスリリース

    • URL

      https://www.hokudai.ac.jp/news/180912_pr.pdf

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