高感度光誘起膜電位センサ膜タンパク質の創製

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23657096
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 出村 誠 北海道大学, 大学院・先端生命科学研究院, 教授 (70188704)
• 研究期間 (年度): 2012 – 2013
• キーワード: ハロロドプシン / オプトジェネティクス / 光遺伝学 / 膜タンパク質 / 光生物学

研究概要

光を感じるタンパク質がはたらく代表的な器官はヒトの眼である。眼の中には光の色を識別できるロドプシンと呼ばれるセンサータンパク質がある。一方、一部の微生物にもヒトにそっくりなロドプシンが発見され、眼とは異なる機能(光でイオンを運ぶ)に注目されており、世界中でロドプシンの立体構造や分子機能の研究が盛んである。この研究では、微生物ロドプシンの光応答機能をさらにアップし、神経細胞の「光治療」に応用するために必要な改良型ロドプシンを作る研究成果がようやくまとまってきた。

研究成果

• [雑誌論文] Thermodynamic Parameters of Anion Binding to Halorhodopsin from Natronomonas pharaonis by Isothermal Titration Calorimetry (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Hayashi, J. Tamogami, T. Kikukawa, H. Okamoto, K. Shimono, S. Miyauchi, M . Demura, T. Nara, N. Kamo
  • 雑誌名: Biophysical Chemistry 巻: 172 ページ: 61-67
  • DOI: DOI:10.1016/j.bpc.2013.01.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Salt Bridge in the Conserved His-Asp Cluster in Gloeobacter Rhodopsin Contributes to Trimer Formation (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tsukamoto,T. Kikukawa, T. Kurata, K.H. Jung, N.Kamo, M. D emura
  • 雑誌名: FEBS Lett 巻: 587 ページ: 322-327
  • DOI: DOI:10.1016/j.febslet.2012.12.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation and Dissociation of pharaonis Halorhodopsin in Detergent System (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Tamogami, T. Kikukawa, T. Nara, K
  • 雑誌名: Biophysical J 巻: 102 ページ: 2906-2915
  • DOI: DOI:10.1016/j.bpj.2012.05.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of halide binding on the hydrogen bonding network in the active site of Salinibacter sensory rhodopsin I (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Reissig, T. Iwata, T. Kikukawa, M. Demura, N. Kamo, H. Kandori, Y. Sudo
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 ページ: 8802-8813
  • DOI: DOI:10.1021/bi3009592
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of Dangling Bonds of Water Molecules in pharaonis Halorhodopsin during Chloride Ion Transportation (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Furutani, K. Fujiwara, T. Kimura, T. Kikukawa, M . Demura, H. Kandori
  • 雑誌名: J.Phys.Chem.Lett 巻: 3 ページ: 2964-2969
  • DOI: DOI:10.1021/jz301287n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homo-trimerFormation and Dissociation of pharaonisHalorhodopsin in Detergent System (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tsukamoto, T. Sasaki, K. J. Fujimoto,T. Kikukawa, M. Kamiya, T. Aizawa, K. Kawano, N. Kamo, M. Demura
  • 雑誌名: Biophysical J 巻: 102 ページ: 2906-2915
  • DOI: DOI:10.1016/j.bpj.2012.05.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-induced Bleaching of Sensory Rhodopsin II (Phoborhodopsin)from Halobacterium salinarum by Hydroxylamine: Identification of the Responsible Intermediates (2012)
  • 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: 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 state (2011)
  • 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 peptide (2011)
  • 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 phoborhodopsin (2011)
  • 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] 固体NMRにおけるタンパク質連鎖帰属へのGFTNMR法の応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田巻初、江川文子、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: NMR討論会
  • 発表場所: ウィンクあいち(名古屋市)
  • 年月日: 20121108-10
• [学会発表] Homo-trimeric structure of Gloeobacter rhodopsin is regulated by the protonation state of Asp121, a counterion of the protonated Schiff base (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Tsukamoto, Takashi Kikukawa,Masakatsu Kamiya, Tomoyasu Aizawa, Keiichi Kawano, Kwang-Hwan Jung, Naoki Kamo and Makoto Demura
  • 学会等名: 15th Int Conf. Retinal Proteins
  • 発表場所: Monte Verita, Ascona, (Switzerland)
  • 年月日: 20120930-1005
• [学会発表] Structure and Molecularhalorhodopsin Function of Halorhodopsin (2012)
  • 著者名/発表者名: Demura Makoto
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
  • 年月日: 20120922-24
• [学会発表] Photo-induced proton transfer of Anabaena sensory rhodopsin (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
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
  • 年月日: 20120921-24
• [学会発表] Homo-trimeric assembly of cyanobacterial ion-pump Gloeobacterhodopsin グロエオバクターロドプシンの三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、神谷昌克、相沢智康、河野敬一、Jung Kwang-Hwan、加茂直樹、出村誠
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス(名古屋市)
  • 年月日: 20120921-24
• [学会発表] 三次元固体NMR法による膜タンパク質ハロロドプシンの研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田巻初、江川文子、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: 名古屋国際会議場(名古屋市)
  • 年月日: 20120620-22
• [学会発表] ハロロドプシンの光反応サイクル中に起こるカロテノイドの吸光度変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菊川峰志、小久保麻美、塚本卓、橋本革、井原邦夫、加茂直樹、出村誠
  • 学会等名: 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(名古屋市)
  • 年月日: 20120620-22
• [学会発表] Homo-trimerパク質ハロロドプシンの研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Tsukamoto, T. Sasaki, K. J. Fujimoto, T. Kikukawa, M. Kamiya, T. Aizawa, K. Kawano, N. Kamo, M. Demura
  • 学会等名: 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(名古屋市)
  • 年月日: 20120620-22
• [学会発表] ThreeDimensional Solid-state NMR study of 7TM-Halorhodopsin, ISNMR2011 (2011)
  • 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: The 50th Annual Meeting of the NMR Society of Japan
  • 発表場所: 大さん橋ホール(横浜市)
  • 年月日: 20111115-18
• [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(札幌市)
  • 年月日: 20110927-29
• [学会発表] Volume change during the Cl- transport of Natronomonas pharaonis halorhodopsin (2011)
  • 著者名/発表者名: Kousuke Shibasaki, TakashiKikukawa, Masakatsu Kamiya, TomoyasuAizawa, 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(兵庫県)
  • 年月日: 20110916-18
• [図書] オプ トジェネティクス(光遺伝学)-光工学と遺伝子による行動制御技術の最前線 (2013)
  • 著者名/発表者名: 出村誠
  • 総ページ数: 24-33
  • 出版者: エヌ・ティー・エス、ハロロドプシンの構造と分子機能解析
• [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 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出村誠
  • 総ページ数: 42-45
  • 出版者: コロナ社
• [備考] タンパク質にかくされた"プロテイン・コード"を解く!
  • URL: http://www.lfsci.hokudai.ac.jp/labs/infMakotoDemuraWhendoeshalorhodopsinana/research2.html
• [備考] ダイナミクスインフォマティクス「光で動くタンパク質・イオンポンプ」
  • URL: http://www.lfsci.hokudai.ac.jp/labs/infana/topics/2006/index.html