色を知り、色を作る：ロドプシンタンパク質群の挑戦

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23657100
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 須藤 雄気 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10452202)
• 研究分担者: 林 重彦 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70402758)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 色 / タンパク質 / 光 / 実験と理論の融合

研究概要

本研究は、実験及び理論の両面から、光受容レチナールタンパク質の発色機構を探り、得られた知見を基盤に、様々な色を呈する分子を創成することを目的とした。主な成果は以下の通りである。(1) 発色機構の実験的解明(4報)、(2) 発色機構の理論的解明(2報)、(3)様々な色を呈する分子の創成(2報)。このように実験と理論の融合により、色素タンパク質の新しい発色機構の解明とそれをもとにした分子創成は、様々な分野の研究者に取って有用な情報を提供するだろう。

研究成果

• [雑誌論文] Color discriminating retinal configurations of sensory rhodopsin I by photo-irradiation solid state NMR spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Yomoda, H., Makino, Y., Tomonaga, Y., Hidaka, T., Kawamura, I., Okitsu, T., Wada, A., Sudo, Y., & Naito, A
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: (In press)
• [雑誌論文] The early steps in the photocycle of a photosensor protein sensory rhodopsin I from Salinibacter ruber (2014)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y., Mizuno, M., Wei, Z., Takeuchi, S., Tahara, T., & Mizutani, Y
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 118 ページ: 1510-1518
• [雑誌論文] Thermal and spectroscopic characterization of a proton pumping rhodopsin from an extreme thermophile (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsukamoto, T., Inoue, K., Kandori, H., & Sudo, Y
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 288 ページ: 21581-21592
• [雑誌論文] A blue-shifted light-driven proton pump for neural silencing (2013)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y., Okazaki, A., Ono, H., Yagasaki, J., Sugo, S., Kamiya, M., Reissig, L., Inoue, K., Ihara, K., Kandori, H., Takagi, S., & Hayashi, S
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 288 ページ: 20624-20632
• [雑誌論文] Investigation of the chromophore binding cavity in the 11-cis acceptable microbial rhodopsin MR (2013)
  • 著者名/発表者名: Mori, A., Yagasaki, J., Homma, M., Reissig, L., & Sudo, Y
  • 雑誌名: Chem. Phys 巻: 419 ページ: 23-29
• [雑誌論文] Large spectral change due to amide modes of a β-sheet upon the formation of an early photointermediate of middle rhodopsin (2013)
  • 著者名/発表者名: Furutani, Y., Okitsu, T., Reissig, L., Mizuno, M., Homma, M., Wada, A., Mizutani, Y., & Sudo, Y
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 117 ページ: 3449-3458
• [雑誌論文] The 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: Reissig, L., Iwata, T., Kikukawa, T., Demura, M., Kamo, N., Kandori, H., & Sudo, Y
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 ページ: 8802-8813
• [雑誌論文] Photo-induced regulation of the chromatic adaptive gene expression by Anabaena sensory rhodopsin (2012)
  • 著者名/発表者名: Irieda, H., Morita, T., Maki, K., Homma, M., Aiba, H., & Sudo, Y
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 287 ページ: 32485-32493
• [雑誌論文] Absorption spectra and photochemical reactions in a unique photoactive protein, middle rhodopsin MR (2012)
  • 著者名/発表者名: Inoue, K., Reissig, L., Sakai, M., Kobayashi, S., Homma, M., Fujii, M., Kandori, H., & Sudo, Y
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 116 ページ: 5888-5899
• [雑誌論文] Crystal structure of the channelrhodopsin light-gated cation channel (2012)
  • 著者名/発表者名: Kato HE, Zhang F, Yizhar O, Ramakrishnan C, Nishizawa T, Hirata K, Ito J, Aita Y, Tsukazaki T, Hayashi S, Hegemann P, Maturana AD, Ishitani R, Deisseroth K, Nureki O
  • 雑誌名: Nature 巻: 482 ページ: 369-374
• [雑誌論文] Spectral tuning in sensory rhodopsin I from Salinibacter ruber (2011)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y., Yuasa, Y., Shibata, J., Suzuki, D., & Homma, M
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 286 ページ: 11328-11336
• [雑誌論文] A microbial rhodopsin with a unique retinal composition shows both sensory rhodopsin II and bacteriorhodopsin-like properties (2011)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y., Ihara, K., Kobayashi, S., Suzuki, D., Irieda, H., Kikukawa, T., Kandori, H., & Homma, M
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 巻: 286 ページ: 5967-5976
• [雑誌論文] Structural characteristics around the b-Ionone ring of the retinal chromophore in Salinibacter sensory rhodopsin I (2011)
  • 著者名/発表者名: Irieda, H., Reissig, L., Kawanabe, A., Homma, M., Kandori, H., & Sudo, Y
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 50 ページ: 4912-4922
• [雑誌論文] Functional expression of a two-transmembrane HtrII protein using cell-free synthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y., Tanaka, R., Kobayashi, T., Kamo, N., Kohno, T., & Kojima, C
  • 雑誌名: Biophysics 巻: 7 ページ: 51-58
• [学会発表] Photobiophysical chemistry : What should we learn from retinal proteins? (2014)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y
  • 学会等名: iCeMS symposium on Mesoscopic Chemical Biology : Integrated Chemical-Physical Systems Towards Cell Control
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2014-02-02
• [学会発表] 光操作技術の基盤となるロドプシン分子の多様性と可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 第7回・NIBB バイオイメージングフォーラム
  • 発表場所: 基礎生物学研究所
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] 分子からのボトムアップ研究で拓く光細胞・個体操作 (2012)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 「細胞を創る」研究会5.0
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2012-11-21
• [学会発表] Functional diversity of sensory rhodopsins from microbes (2012)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y
  • 学会等名: 15th International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Ascona, Switzerland
  • 年月日: 2012-09-30
• [学会発表] 「Simple is the first?」 : 微生物由来レチナール蛋白質の分子進化と多様性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 第14回日本進化学会年会(シンポジウム)
  • 発表場所: 八王子
  • 年月日: 2012-08-21
• [学会発表] 色付きタンパク質の生物学的・化学的・物理学的研究の"面白さ"と"奥深さ" (2012)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 第1回超異分野学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] Molecular and evolutionary aspects of microbial sensory rhodopsin (2011)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y. & Homma, M
  • 学会等名: 5th Asia and Oceania Conference for Photobiology (AOCP)
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 20110931
• [図書] "Molecular and evolutionary aspects of microbial sensory rhodopsins" Biochim. Biophys. Acta (2014)
  • 著者名/発表者名: Inoue, K., Tsukamoto, T., & Sudo, Y
  • 総ページ数: 562-577(1837)
• [図書] "ロドプシンの波長制御と光情報変換機構" オプトジェネティクス~光工学と遺伝学による行動制御技術の最前線~, 第2章 4節 (2013)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 総ページ数: 79-91
• [図書] "Transport and sensory rhodopsins in microorganisms" CRC Handbook of Organic Photochemistry and Photobiology, the 3rd edition (2012)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y
  • 総ページ数: 1173-1193
  • 出版者: CRC Press, Boca Raton
• [図書] "光受容タンパク質による微生物の光センシングの理解とその利用" 薬学雑誌 (2012)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気, 本間道夫
  • 総ページ数: 407-416(132)
• [図書] "高度好塩性微生物の"目" : センサリーロドプシンへの Cl-イオン結合の役割" 極限環境微生物学会誌 (2011)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気, 井原邦夫, 本間道夫, 加茂直樹
  • 総ページ数: 23-29(10)
• [備考]
  • URL: http://scholar.google.com/citations?hl=en&user=TJ6GZQsAAAAJ&view_op=list_works