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2011 年度 実績報告書

光情報伝達のサブÅ・ピコ秒分解能での全経路詳細解析

研究課題

研究課題/領域番号 23687019
研究種目

若手研究(A)

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)

キーワード光生物 / 情報伝達 / 生物物理 / 分光法
研究概要

本研究は、これまで培ってきた様々な技術を駆使して、細菌の情報伝達を生物物理学的に原子レベル・ピコ秒分解能で解き明かすことを目指している。今年度は、以下の成果を得た。
1) 新しい光受容体の単離・精製とその性質【Sudo, et al., 2011a, J. Biol. Chem., 2011, Biophysics】
2) 光の波長識別機構【Sudo, et al., 2011b, J. Biol. Chem.】。
2) 分光学的手法を用いた原子レベルでの構造・構造変化解析【Irieda, et al., 2011, Biochemistry, Inoue, et al., 2011, J. Phys. Chem. B., Tomonaga et al., 2011, Biophys. J.】。
3) 分光学的手法を用いたピコ秒領域での構造・構造変化【Mizuno et al., 2011, Biochemistry】
上記の通り、空間領域では、原子レベル(Å)、時間領域では、ピコ秒レベルでの構造・構造変化の解析に成功しつつある。

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

本研究では、1) 空間分解測定及び2) 時間分解測定により、生物が示す光情報伝達機構を高い分解能で明らかにすることを目的として
いる。
1) 空間領域では、サブÅ程度の分解能を持つ振動分光法などを用いて、不活性型及び活性型分子における構造や構造変化を明らかにしつつある。
2) 時間領域では、チタンサファイアレーザーを用いておよそ数ピコ秒以降のタンパク質の構造変化を追跡した。
順調に論文出力も行っており、順調に研究目的に向かって進んでいるものと判断している。

今後の研究の推進方策

今後も引き続き時空間分解を意識した研究を展開する。
具体的には、空間領域では様々な原子団を同時に捉えることの出来るX線結晶構造解析を利用し、かつその光変化を追跡することで、さらなる情報の取得につとめたい。時間領域では、フェムト秒レーザーを用いて、光センサー分子の変化を捉える予定である。
このような研究を通じて、生物内で起こる反応を極限レベルで理解し、反応の根本原理の解明を目指したい。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2011 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Spectral tuning in sensory rhodopsin I from Salinibacter ruber2011

    • 著者名/発表者名
      *Sudo, Y., Yuasa, Y., Shibata, J., Suzuki, D., and Homma, M.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 286 ページ: 1328-11336.

    • DOI

      10.1074/jbc.M110.187948

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct observation of the structural change of Tyr174 in the primary reactions sensory rhodopsin II2011

    • 著者名/発表者名
      Mizuno, M., Sudo, Y., Homma, M., and *Mizutani, Y.
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 50 ページ: 3170-3180.

    • DOI

      10.1021/bi101817y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectrally silent intermediates during the photochemical reactions of Salinibacter sensory rhodopsin I2011

    • 著者名/発表者名
      *Inoue, K., Sudo, Y., Homma, M., and Kandori, H.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 15 ページ: 4500-4508.

    • DOI

      10.1021/jp2000706

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural characteristics around the β-ionone ring of the retinal chromophore in Salinibacter sensory rhodopsin I2011

    • 著者名/発表者名
      Irieda, H., Reissig, L., Kawanabe, A,, Homma, M., Kandori, H., and *Sudo, Y.
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 50 ページ: 4912-4922.

    • DOI

      10.1021/bi200284s

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional expression of a two-transmembrane HtrII protein using cell-free synthesis2011

    • 著者名/発表者名
      *Sudo, Y., Tanaka, R., Kobayashi, T., Kamo, N., Kohno, T., and *Kojima, C.
    • 雑誌名

      Biophysics

      巻: 7 ページ: 51-58.

    • DOI

      10.2142/biophysics.7.51

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An active photoreceptor intermediate revealed by in situ photoirradiated solid-state NMR spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      Tomonaga, Y., Hidaka, T,, Kawamura, I,, Nishio, T,, Ohsawa, K,, Okitsu, T,, Wada, A,, Sudo, Y,, Kamo, N,, Ramamoorthy, A,, and *Naito, A.
    • 雑誌名

      Biophys. J.

      巻: 101 ページ: L50-52

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2011.10.022

    • 査読あり
  • [学会発表] Cell and micro-organism manipulations with photo-functional and photo-controllable proteins

    • 著者名/発表者名
      Sudo, Y.
    • 学会等名
      AS-JST Joint Workshop on Innovative Use of Light and Nano/Bio
    • 発表場所
      アカデミアシニカ(台北市,台湾)
    • 招待講演
  • [学会発表] 7回膜貫通型色素結合タンパク質(ロドプシン)の調製法

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気
    • 学会等名
      第11回・日本蛋白質科学会年会 蛋白質科学会アーカイブワークショップ
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪府)
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular and evolutionary aspects of microbial sensory rhodopsin

    • 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
      奈良県新公会堂(奈良県)
    • 招待講演
  • [学会発表] 微生物型ロドプシンタンパク質における特異な光反応

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気, 本間道夫
    • 学会等名
      生理学研究所研究会「作動中の膜機能分子の姿を捉える-静止画から動画へ-」
    • 発表場所
      自然科学研究機構 生理学研究所(愛知県)
    • 招待講演
  • [学会発表] What should we learn from sensory rhodopsins? : Signal transfer mechanism and its application for protein expression

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気, 本間道夫
    • 学会等名
      日本生物物理学会 第49回年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学(兵庫県)
    • 招待講演
  • [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

    • 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
      お茶の水女子大学(東京都)
    • 招待講演
  • [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
      7
    • 出版者
      極限環境微生物学会誌

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公開日: 2014-07-24  

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