| 研究課題/領域番号 |
19K22193
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分34:無機・錯体化学、分析化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
石森 浩一郎 北海道大学, 理学研究院, 教授 (20192487)
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| 研究分担者 |
内田 毅 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (30343742)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| キーワード | ナノディスク / 膜結合蛋白質 / 電極反応 / シトクロム酸化酵素 / ハロロドプシン / 光駆動塩素イオンポンプ |
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| 研究成果の概要 |
光駆動塩素イオンポンプのハロロドプシン（HR）と、呼吸鎖末端で酸素分子の四電子還元を行うバクテリア由来シトクロム酸化酵素（cbb3）に注目して、そのナノディスク化と機能解析および機能分子への応用を試みた。ナノディスク化HRの光反応サイクルを多様な分光学的手法で解析したところ、効率的な光駆動塩素ポンプ駆動にはHR分子間相互作用、膜電荷とHRの相互作用、塩素イオン結合や解離に伴うHRの構造変化を許容する膜の柔軟性等が重要であることが示された。cbb3は電極に固定させることで、電気化学的な酸素分子の四電子還元反応を触媒として進行させることが確認でき、ナノディスク化でその活性の向上が期待される。
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| 自由記述の分野 |
生物無機化学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
細胞内で重要な機能を果たしている膜結合蛋白質は、精製蛋白質として細胞外で機能させる場合、これまで界面活性剤による可溶化が用いられてきたが、このような手法では膜結合蛋白質が膜との相互作用によって維持してきた構造安定性や結合配向性が失われ、細胞内と同様な機能を発揮できない場合が多い。本研究では、安定な円盤状脂質膜であるナノディスクに膜結合蛋白質を結合させることで、膜結合による蛋白質構造や機能への影響を明らかにすることができ、さらに酸化酵素が電極上での酸素分子の水への還元反応の触媒として機能することを確認できた。以上の成果は、膜蛋白質の機能分子としての応用を考えるうえでの指針となることが期待される。
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