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2011 年度 実施状況報告書

高感度光誘起膜電位センサ膜タンパク質の創製

研究課題

研究課題/領域番号 23657096
研究機関北海道大学

研究代表者

出村 誠  北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 教授 (70188704)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2013-03-31
キーワード膜タンパク質 / ロドプシン / 神経 / 光吸収
研究概要

光誘起膜電位発生膜タンパク質ハロロドプシン(HR)が神経細胞ネットワークの革新的光制御技術として期待されているが、光刺激効率の向上、ハロロドプシン3量体安定化と機能変調を解明することが重要であると予測された。本研究では、こららの課題を解決することを目的とした。初年度は、系統的な変異体作製とその分光学的特性の分子レベルの解析を計画し、以下の成果が得られた。(1)ハロロドプシンNpHR変異体の極大吸収波長(λmax)の系統的解析 2種類のハロロドプシンNpHR, HsHRのアラインメント相同性比較およびNpHR, HsHR結晶構造座標データから、HR機能に重要な残基を推定した。この構造科学的予測からNpHR変異体(25アミノ酸残基点変異, 2ループ領域の部分削除体)を大腸菌発現系により作製した。機能型タンパク質として得られる試料について、可視光波長領域の吸収スペクトル観測を行い、吸収極大波長λmaxの変化を解析することができた。特にループ領域の変異体試料データの系統的解析によって、λmaxシフトが反転する異常シフトを発見した。(2)HR変異体の静的構造安定性評価 実験(1)で得られた試料からλmaxシフトを示す候補についてCl解離定数の決定、可視CD測定による3量体形成能の測定、退色速度から構造安定性実験を実施した。特にループ領域の系統的部分削除体のλmaxシフトが反転する異常シフトは、ループ長の構造安定性とも強い相関があることが解明された。次年度はさらに本研究で作製された試料についてフラッシュフォトリシスによる可視光レーザーパルスによる過渡的吸収変化のフォトアクティビティ解明し、静的構造安定性との関係解明が課題として絞り込まれた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

初年度の研究計画の半分以上実施し、新しい発見等が得られていること。

今後の研究の推進方策

多数の変異体作製から波長シフト依存性を観測できているが、現在のところそのシフト量,安定性などは必ずしも満足できるレベルにはまだ達していない。次年度の実験計画ではこの限界値を明確にして成果を発表し、さらなる研究の継続性や可能性を提案したい。

次年度の研究費の使用計画

23年度中に納品したが,支払が次年度以降になったため物品費の支払に使用する

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (27件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Photo-induced Bleaching of Sensory Rhodopsin II (Phoborhodopsin) from Halobacterium salinarum by Hydroxylamine: Identification of the Responsible Intermediates2012

    • 著者名/発表者名
      J. Tamogami, T. Kikukawa, Y. Ikeda, M. Demura, T. Nara, N. Kamo
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology

      巻: 106 ページ: 87-94

    • DOI

      10.1016/j.jphotobiol.2011.10.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Expression of salinarum halorhodopsin in Escherichia coli cells: solubilization in the presence of retinal yields the natural state2011

    • 著者名/発表者名
      K. Muroda, K. Nakashima, M. Shibata,Y. Yamashita, T. Kikukawa, T. Tsukamoto, M. Kamiya, T. Aizawa, K. Kawano, S. Miyauchi, N. Kamo, M. Demura
    • 雑誌名

      Biochim. Biophys. Acta

      巻: 1808 ページ: 2905-2912

    • DOI

      DOI:10.1016/j.bbamem.2011.08.035(11)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] NMR analysis of the fibronectin cell-adhesive sequence, Arg-Gly-Asp, in a recombinant silk-like protein and a model peptide2011

    • 著者名/発表者名
      T. Asakura, H. Nishi, A. Nagano, A. Yoshida, Y. Nakazawa, M. Kamiya, M. Demura
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 12 ページ: 3910-3916

    • DOI

      DOI:10.1021/bm2011196

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An amino acid residue (S201) in the retinal binding pocket regulates the photoreaction pathway of phoborhodopsin2011

    • 著者名/発表者名
      G. Dai, Y. Zhang, J. Tamogami, M . Demura, N. Kamo, H. Kandori, T. Iwasa
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 50 ページ: 7177-7183

    • DOI

      DOI:10.1021/bi200598r

    • 査読あり
  • [学会発表] DDM可溶化系における Gloeobacter ロドプシンの多量体形成に関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      塚本 卓,菊川 峰志,相沢 智康,神谷 昌克,河野 敬一,加茂 直樹,出村 誠
    • 学会等名
      日本生物物理学会北海道支部例会
    • 発表場所
      旭川市民文化会館(旭川)
    • 年月日
      2012 – 39
  • [学会発表] シアノバクテリアの光センサー蛋白質 Anabaena sensory rhodopsinの光誘起プロトン移動の解析2012

    • 著者名/発表者名
      長谷見崇俊、菊川峰志、神谷昌克、相沢智康、河野敬一、Kwang-Hwan Jung、加茂直樹、出村誠
    • 学会等名
      日本生物物理学会北海道支部例会
    • 発表場所
      旭川市民文化会館(旭川)
    • 年月日
      2012 – 39
  • [学会発表] pHRのイオン輸送過程で変化する水の時間分解赤外スペクトル解析2012

    • 著者名/発表者名
      藤原邦代、木村哲就、菊川峰志、出村誠、神取秀樹、古谷祐詞
    • 学会等名
      日本生物物理学会中部支部講演会
    • 発表場所
      名古屋大学野依記念学術交流館(名古屋)
    • 年月日
      2012 – 319
  • [学会発表] 植物由来抗菌ペプチドsnakin-1の立体構造解析へ向けた研究2011

    • 著者名/発表者名
      高橋里佳、相沢智康、神谷昌克、菊川隆志、出村 誠、河野敬一
    • 学会等名
      ペプチド討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      2011 – 927-29
  • [学会発表] 大腸菌由来thioredoxinはPichia pastorisによるペプチド生産効率を向上させるのか?2011

    • 著者名/発表者名
      北村優紀、相沢智康、神谷昌克、菊川峰志、出村 誠、河野敬一
    • 学会等名
      ペプチド討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      2011 – 927-29
  • [学会発表] 抗菌ペプチドcecropin P1の発現と構造解析2011

    • 著者名/発表者名
      中住太一、坂井ちひろ、前鼻梓織、相沢智康、北条江里、松本貴之、神谷昌克、 熊木康裕、菊川峰志、出村 誠、河野敬一
    • 学会等名
      ペプチド討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      2011 – 927-29
  • [学会発表] 抗菌ペプチドタキプレシンIとリポ多糖の相互作用および複合体構造解析2011

    • 著者名/発表者名
      櫛引崇弘、神谷昌克、相沢智康、熊木康裕、菊川峰志、出村 誠、川畑俊一郎、 河野敬一
    • 学会等名
      ペプチド討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      2011 – 927-29
  • [学会発表] 封入体化発現法を用いたCryptdin-4発現系の構築2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤優次、冨澤 聡、相沢智康、坂井直樹、神谷昌克、菊川峰志、熊木康裕、出村誠、綾部時芳、河野敬一
    • 学会等名
      ペプチド討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      2011 – 927-29
  • [学会発表] 膜蛋白質・ハロロドプシンの第一細胞外ループペプチドの発現・精製とNMR解析2011

    • 著者名/発表者名
      高梨善彦、神谷昌克、熊木康裕、菊川峰志、相沢智康、河野敬一、出村 誠
    • 学会等名
      ペプチド討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌)
    • 年月日
      2011 – 927-29
  • [学会発表] Tenfold mutant of pharaonis halorhodopsin2011

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Muroda, Keisuke Nakashima, Mikihiro Shibata, Makoto Demura, Hideki Kandori
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫)
    • 年月日
      2011 – 916-18
  • [学会発表] Role of Ser171 for the stabilization of NpHR trimer2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tsukamoto, Kota Terada, Marie Nakagawa, Hajime Tamaki, Masakatsu Kamiya, Takashi Kikukawa, Tomoyasu Aizawa, Keiichi Kawano, Makoto Demura
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫)
    • 年月日
      2011 – 916-18
  • [学会発表] Volume change during the Cl- transport of Natronomonas pharaonis halorhodopsin2011

    • 著者名/発表者名
      Kousuke Shibasaki, Takashi Kikukawa, Masakatsu Kamiya, Tomoyasu Aizawa, Keichi Kawano, Naoki Kamo, Makoto Demura
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫)
    • 年月日
      2011 – 916-18
  • [学会発表] Structural analysis of plant antimicrobial peptide snakin-12011

    • 著者名/発表者名
      Rika Takahashi, Tomoyasu Aizawa, Masakatsu Kamiya, Takashi Kikukawa, Makoto Demura, Keiichi Kawano
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫)
    • 年月日
      2011 – 916-18
  • [学会発表] Overexpression and Analysis of precursor Human Defensin52011

    • 著者名/発表者名
      Yumi Ogata, Tomoyasu Aizawa, Naoki Sakai, Masakatsu Kamiya, Takashi Kikukawa, Yasuhiro Kumaki, Makoto Demura, Tokiyoshi Ayabe, Keiichi Kawano
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫)
    • 年月日
      2011 – 916-18
  • [学会発表] Expression, purification and structure analysis of ABF-2(Anti Bacterial Factor-2), an antimicrobial peptide derived from C.elegans2011

    • 著者名/発表者名
      Kanako Ito, Tomoyasu Aizawa, Masakatsu Kamiya, Yoshitaka Umetsu, Yusuke Kato, Yasuhiro Kumaki, Takashi Kikukawa, Makoto Demura, Keiichi Kawano
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫)
    • 年月日
      2011 – 916-18
  • [学会発表] NMR and Biological Studies of Anti-tumor Complex between Oleic Acid and Protein in the Molten Globule State2011

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nakamura, Koki Makabe, Tomoyasu Aizawa, Keiichi Kawano, Makoto Demura, Kunihiro Kuwajima
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫)
    • 年月日
      2011 – 916-18
  • [学会発表] Reconstitution of bacteriorhodopsin into partially fluorinated phosphatidylcholine liposomes2011

    • 著者名/発表者名
      Masaru Yoshino, Takashi Kikukawa, Yasunori Yokoyama, Toshiyuki Takagi, Hiroshi Takahashi, Makoto Demura, Teruhiko Baba, Toshiyuki kanamori, Masashi Sonoyama
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫)
    • 年月日
      2011 – 916-18
  • [学会発表] Decay kinetics of the M photointermediate of bacteriorhodopsin in short chain phosphatidylcholine micelles2011

    • 著者名/発表者名
      Yumiko Kuwabara, Mina Fukumoto, Takashi Kikukawa, Makoto Demura, Masashi Sonoyama
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学姫路書写キャンパス(兵庫)
    • 年月日
      2011 – 916-18
  • [学会発表] 非線形サンプリングを用いた膜タンパク質の固体 NMR 測定2011

    • 著者名/発表者名
      田巻 初、江川 文子、松木 陽、神谷 昌克、菊川 峰志、相沢 智康、 河野 敬一、藤原 敏道、出村 誠
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪市)
    • 年月日
      2011 – 67-9
  • [学会発表] キサントロドプシンの光誘起プロトン移動の解析2011

    • 著者名/発表者名
      菊川 峰志、佐藤 由美、田母神 淳、 下野 和実、神谷 昌克、相沢 智康、 河野 敬一、出村 誠、加茂 直樹
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪市)
    • 年月日
      2011 – 67-9
  • [学会発表] 界面活性剤ドデシルマルトシドを用いた膜タンパク質バクテリオロドプシン-脂質間相互作用変化の敏感な検出2011

    • 著者名/発表者名
      佐々木 貴規、出村 誠、加藤 徳剛、 向井 有理
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪市)
    • 年月日
      2011 – 67-9
  • [学会発表] 抗菌ペプチドタキプレシンIとLPSの複合体構造解析2011

    • 著者名/発表者名
      櫛引 崇弘、神谷 昌克、相沢 智康、 熊木 康裕、菊川 峰志、出村 誠、 川畑 俊一郎、河野 敬一
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪市)
    • 年月日
      2011 – 67-9
  • [学会発表] αラクトアルブミンの MG 状態と生物機能2011

    • 著者名/発表者名
      中村 敬、真壁 幸樹、相沢 智康、 河野 敬一、出村 誠、桑島 邦博
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪市)
    • 年月日
      2011 – 67-9
  • [学会発表] 酵母 Pichia pastoris を宿主としたペプチド大量発現系の構築2011

    • 著者名/発表者名
      北村 優紀、相沢 智康、神谷 昌克、 菊川 峰志、出村 誠、河野 敬一
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪市)
    • 年月日
      2011 – 67-9
  • [学会発表] 細胞増殖抑制活性を有する新規ペプチドのコンフォメーション解析2011

    • 著者名/発表者名
      神谷 昌克、今井 邦雄、鈴木 幸一、 相沢 智康、出村 誠、河野 敬一
    • 学会等名
      日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪市)
    • 年月日
      2011 – 67-9
  • [学会発表] ATP生産関連膜蛋白質系の構造と機能解析2011

    • 著者名/発表者名
      阿久津秀雄,原 利明、佐藤 毅、池田恵介、植田啓介、松木 陽、池上貴久、戸所泰人、鈴木俊治,相本三郎、吉田賢右、出村 誠、藤原敏道
    • 学会等名
      平成23年度ターゲットタンパク研究プログラム成果報告会
    • 発表場所
      東京大学薬学系総合研究等(東京都)
    • 年月日
      2011 – 1226-28
  • [学会発表] Three Dimensional Solid-state NMR study of 7TM-Halorhodopsin2011

    • 著者名/発表者名
      Hajime Tamaki, Marika Higuchi, Ayako Egawa, Masakatsu Kamiya, Takashi Kikukawa, Tomoyasu Aizawa, Keiichi Kawano, Toshimichi Fujiwara, Makoto Demura
    • 学会等名
      ISNMR2011, the 50th Annual Meeting of the NMR Society of Japan
    • 発表場所
      大さん橋ホール(横浜)
    • 年月日
      2011 – 1115-18
  • [図書] 広がるNMRの世界-40人の研究者からの熱いメッセージ-(朝倉哲郎編著)2011

    • 著者名/発表者名
      出村誠(分担)
    • 総ページ数
      182
    • 出版者
      コロナ社

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公開日: 2013-07-10  

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