光駆動型アニオンポンプ蛋白質:ハロロドプシンの分子機構

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19614001
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 光生命科学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 菊川 峰志 北海道大学, 大学院・理学研究院, 助教 (20281842)
• 研究分担者: 宮内 正二 松山大学, 薬学部, 教授 (30202352)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: ハロロドプシン / フォトサイクル / アニオンポンプ / 膜タンパク質 / レチナール

研究概要

高度好塩菌の細胞膜に存在するハロロドプシンは、光エネルギーを用いて、Cl-イオンを細胞外から細胞内へ輸送するイオンポンプ膜タンパク質である。その分子機構解明に寄与するため、野生型、及び、アミノ酸置換した複数の変異体を用いた解析を行い、以下の知見を得た。(1)活性中心近傍の酸性及び芳香族アミノ酸残基は、輸送の初期過程において重要な役割を果たす。(2)輸送サイクル中に現れる、Cl-濃度依存的な二つの中間体の平衡状態は、Cl-放出過程を反映している。(3)Cl-放出時には、蛋白質の細胞質側チャネルが水和し、Cl-放出状態が安定化する。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Chloride Binding on the Thermal Trimer-Monomer Conversion of Halorhodopsin in the Solubilized System (2009)
  • 著者名/発表者名: Takanori Sasaki, Tomoyasu Aizawa, Masakatsu Kamiya, Takashi Kikukawa, Keiichi Kawano, Naoki Kamo, Makoto Demura
  • 雑誌名: Biochemistry 48 ページ: 12089-12095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Arg123 in light-driven anion pump mechanisms of pharaonis halorhodopsin (2009)
  • 著者名/発表者名: Megumi Kubo, Takashi Kikukawa, Seiji Miyauchi, Akiteru Seki, Masakatsu Kamiya, Tomoyasu Aizawa, Keiichi Kawano, Naoki Kamo, Makoto Demura
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. 85 ページ: 547-555
  • 査読あり
• [雑誌論文] Halorhodopsin from Natronomonas pharaonis forms a trimer even in the presence of a detergent dodecyl-β-D-maltoside (2009)
  • 著者名/発表者名: Takanori Sasaki, Megumi Kubo, Takashi Kikukawa, Masakatsu Kamiya, Tomoyasu Aizawa, Keiichi Kawano, Naoki Kamo, Makoto Demura
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. 85 ページ: 130-136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterologous expression of pharaonis halorhodopsin in Xenopus laevis oocytes and electrophysiological characterization of its light-driven Cl^-pump activity (2007)
  • 著者名/発表者名: Akiteru Seki, Seiji Miyauchi, Saori Hayashi, Takashi Kikukawa, Megumi Kubo, Makoto Demura, Vadivel Ganapathy, Naoki Kamo
  • 雑誌名: Biophys. J. 92 ページ: 2559-2569
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction of the Halobacterial Transducer to a Halorhodopsin Mutant Engineered so as to Bind the Transducer : Cl^- Circulation within the Extracellular Channel (2007)
  • 著者名/発表者名: Chisa Hasegawa, Takashi Kikukawa, Seiji Miyauchi, Akiteru Seki, Yuki Sudo, Megumi Kubo, Makoto Demura, Naoki Kamo
  • 雑誌名: Photochem. Photobiol. 83 ページ: 293-302
  • 査読あり
• [学会発表] 光駆動性クロライドポンプにおける基質認識機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二
  • 学会等名: 日本薬学会第130回年会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] ファラオニスハロロドプシンのCl-輸送機構におけるAsp252の役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊川峰志
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 徳島市
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] Role of the aspartic acid residue adjacent to the retinyli dene Schiff base in the light-driven Cl^- pump halorhodopsin (2009)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kikukawa
  • 学会等名: 15th Internationa 1 Congress on Photobiology (ICP)
  • 発表場所: Dusseldorf, Germany
  • 年月日: 2009-06-23
• [学会発表] Important amino acid residues for function of halorhodopsin from Natronomonas pharaonis, a light-driven Cl- pump (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kamo
  • 学会等名: 4th Asia Oceania Conference on Photobiology
  • 発表場所: Varanasi, India
  • 年月日: 20081100
• [学会発表] 光駆動クロライドイオンポンプハロロドプシンのアザイド存在下におけるイオン輸送機構に関する研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮内正二
  • 学会等名: 第30回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20080800
• [学会発表] Important amino acid residues on functioning in halorhodopsin from Natronomonas pharaonis, NpHR (2008)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kamo
  • 学会等名: 13^<th> International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 20080600
• [学会発表] ハロロドプシンポンプ機能におけるシッフ塩基近傍酸性残基の役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菊川峰志
  • 学会等名: 第46回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2008-12-05
• [学会発表] 浸透圧を加えた条件下におけるハロロドプシンの光化学反応 (2007)
  • 著者名/発表者名: 菊川峰志
  • 学会等名: 第45回 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2007-12-23
• [学会発表] Identification of a crucial residue involved in the translocation of Cl^- via a light-driven Cl^- pump (2007)
  • 著者名/発表者名: Seiji Miyauchi
  • 学会等名: 第29回 生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2007-11-27