クリプトクロム／ＤＮＡ光回復酵素ファミリーの光反応機構の解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24770151
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 岩田 達也 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20569917)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: フラビン / DNA修復 / 光回復酵素 / シクロブタン型ピリミジン二量体 / (6-4)光産物

研究概要

DNA光回復酵素の反応機構解明のために以下の研究を行った。
①(6-4)光回復酵素の光活性化反応の詳細について分光法による解析を行った。②CPD光回復酵素の機能発現に伴う構造変化をFTIR分光法により計測し、(6-4)光回復酵素のシグナルと比較した。
その結果、以下の結果を得た。①277 Kで「酸化型ー中性セミキノン型ー還元型」の一連の反応に伴う構造変化の検出に成功した。また、200 Kで光照射することにより、アニオンラジカル型の蓄積を確認することが出来た。②CPD光回復酵素がCPD結合の際にαヘリックスが構造変化を起こすこが、この構造変化の様式が(6-4) 光回復酵素逆向きであることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Detection of Distinctα-Helical Rearrangements of CPD Photolyase upon Substrate Binding by FTIR Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: I M. Mahaputra Wijaya, Yu Zhang, Tatsuya Iwata, Junpei Yamamoto, Kenichi Hitomi, Shigenori Iwai, Elizabeth D. Getzoff, Hideki Kandori
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 52 ページ: 1019–1027
  • DOI: 10.1021/bi3016179
• [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: Louisa Reissig, Tatsuya Iwata, Takashi Kikukawa, Makoto Demura, Naoki Kamo, Hideki Kandori, Yuki Sudo
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 ページ: 1019–8813
  • DOI: 10.1021/bi3009592
• [雑誌論文] Fourier-Transform Infrared Study of the Photoactivation Process of Xenopus (6–4) Photolyase (2012)
  • 著者名/発表者名: Daichi Yamada, Yu Zhang, Tatsuya Iwata, Kenichi Hitomi, Elizabeth D. Getzoff, Hideki Kandori
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 51 ページ: 5774–5783
  • DOI: 10.1021/bi300530x
• [学会発表] (6-4)光回復酵素における光活性化の分子メカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田大智、岩田達也、神取秀樹
  • 学会等名: 日本生物物理学会中部支部講演会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2014-03-06
• [学会発表] フラビンを発色団とする光センサータンパク質の多様性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩田達也
  • 学会等名: 名古屋工業大学オプトバイオテクノロジー研究センター設立シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20131226-27
  • 招待講演
• [学会発表] クリプトクロム・光回復酵素の構造機能相関の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三國克紘、山田大智、鈴木智大、I M. M. Wijaya、岩田達也、人見研一、Elizabeth D. Getzoff、神取秀樹
  • 学会等名: 新学術領域研究「柔らかな分子系」
  • 発表場所: 長浜
  • 年月日: 20131205-07
• [学会発表] FTIR study of CPD-Photolyase FAD activation and DNA repair by isotope-labeled enzyme (2013)
  • 著者名/発表者名: I M. M. Wijaya, T. Iwata, T. Mathes, J. Yamamoto, K. Hitomi, E. D. Getzoff, S. Iwai, J. T. Kennis, H. Kandori
  • 学会等名: 新学術領域研究「柔らかな分子系」
  • 発表場所: 長浜
  • 年月日: 20131205-07
• [学会発表] クリプトクロムから光回復酵素への機能転換 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木智大、岩田達也、I M. M. Wijaya、山元淳平、石川智子、山田大智、E. D. Getzoff、岩井成憲、藤堂剛、神取秀樹
  • 学会等名: 新学術領域研究「柔らかな分子系」
  • 発表場所: 長浜
  • 年月日: 20131205-07
• [学会発表] Molecular mechanism of photoactivation of Xenopus (6-4) photolyase (2013)
  • 著者名/発表者名: Daichi Yamada, Junpei Yamamoto, Yu Zhang, Tatsuya Iwata, Kenichi Hitomi, Elizabeth D. Getzoff, Shigenori Iwai, Hideki Kandori
  • 学会等名: The 6th Asia & Oceania Conference on Photobiology
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 20131110-13
• [学会発表] Cyanobacterial Cryptochro me-DASH mutants that repair CPD in double stranded DNA (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Suzuki, T. Iwata, I M. M. Wijaya, J. Yamamoto, T. Ishikawa, D. Yamada, E. D. Getzoff, S. Iwai, T. Todo, H. Kandori
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20131028-30
• [学会発表] Molecular mechanism of photoactivation and photorepair of Xenopus (6-4) photolyase (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Yamada, J. Yamamoto, Y. Zhang, T. Iwata, K. Hitomi, E. D. Getzoff, S. Iwai, H. Kandori
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20131028-30
• [学会発表] FTIR study of isotope-labeled CPD Photolyase (2013)
  • 著者名/発表者名: I M. M. Wijaya, T. Iwata, T. Mathes, J. 17. Yamamoto, K. Hitomi, E. D. Getzoff, S. Iwai, J. T. Kennis, Kandori
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20131028-30
• [学会発表] (6-4)光回復酵素における光活性化のメカニ19.ズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田大智、岩田達也、神取秀樹
  • 学会等名: 第53回生物物理若手の会夏の学校
  • 発表場所: 伊豆
  • 年月日: 20130906-09
• [学会発表] DNA光回復酵素への機能転換を試み20.たCRY-DASHの赤外分光法による構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木智大、岩田達也、I M. M. Wijaya、山元淳平、石川智子、山田大智、E. D. Getzoff、藤堂剛、岩井成憲、神取秀樹
  • 学会等名: 第53回生物物理若手の会夏の学校
  • 発表場所: 伊豆
  • 年月日: 20130906-09
• [学会発表] Light-induced difference FTIR study of CPD and (6-4) photolyase (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kandori, I M. M. Wijaya, D. Yamada, T. Iwata
  • 学会等名: Seventh International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy 21. (ICAVS7)
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20130826-27
• [学会発表] FTIR study of the photorepair intermediates of Xenopus (6-4) photolyase (2013)
  • 著者名/発表者名: Daichi Yamada, Yu Zhang, Tatsuya Iwata, Junpei Yamamoto, Kenichi Hitomi, Shigenori Iwai, Elizabeth D. Getzoff, Hideki Kandori
  • 学会等名: 8th Asia Biophysics Association (ABA) Symposium
  • 発表場所: Jeju-do, Korea
  • 年月日: 20130526-29
• [学会発表] フラビンタンパク質とは?-その歴史から新規機能性タンパク質の開発まで (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩田達也
  • 学会等名: 日本植物生理学会シンポジウム「フラビン酵素の植物生理学」
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 20130321-23
  • 招待講演
• [学会発表] Protein bound water molecules of channelrhodopsin (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Ito, H. Kato, T. Iwata, O. Nureki and H. Knadori
  • 学会等名: Nagoya Symposium-Frontiers in Structural Physiology
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20130122-24
• [学会発表] シ18.アノバクテリア由来のCRY-DASHのCPD光回復酵素への機能転換 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木智大、岩田達也、I M. M. Wijaya、山元淳平、石川智子、山田大智、E. D. Getzoff、岩井成憲、藤堂剛、神取秀樹
  • 学会等名: 錯体化学若手の会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2013-09-21
• [学会発表] タンパク質の赤外分光計測で何がわかるか? (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩田達也
  • 学会等名: 神戸大学先端融合科学シンポジウム「タンパク質の低振動ダイナミクス:水和と熱活性」
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] CPD- and (6-4) Photolyase's Distinct α-helices Rearrangement upon DNA Binding by FTIR Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: I M. M. Wijaya、張宇、岩田達也、山元淳平、人見研一、岩井成憲、E. D. Getzoff、神取秀樹
  • 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
  • 年月日: 2013-02-19
• [学会発表] Enzyme and DNA Substrate Assignment of E. coli CPD Photolyase by FTIR Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: I M. M. Wijaya、張宇、岩田達也、山元淳平、人見研一、岩井成憲、E. D. Getzoff、神取秀樹
  • 学会等名: 第43回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20121110-11
• [学会発表] (6-4)光回復酵素の低温におけるDNA修復中間体の測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田大智、岩田達也、神取秀樹
  • 学会等名: 第43回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20121110-11
• [学会発表] BLUF domainにおける活性中心の水素結合環境変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤奨太、岩田達也、神取秀樹
  • 学会等名: 第43回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20121110-11
• [学会発表] BLUFドメインの光活性化に伴う水素結合構造の赤外分光解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩田達也、伊藤奨太、伊関峰生、渡辺正勝、神取秀樹
  • 学会等名: 第6回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20120918-22
• [学会発表] アニオンラジカル型FADを安定にもつ(6-4)光回復酵素変異体によるDNA修復 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田大智、岩田達也、神取秀樹
  • 学会等名: 第52回生物物理若手の会夏の学校
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 20120831-0903
• [学会発表] BLUFドメインの光活性化に伴う水素結合構造の赤外分光解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤奨太、岩田達也、神取秀樹
  • 学会等名: 第52回生物物理若手の会夏の学校
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 20120831-0903
• [学会発表] FTIR study of the photoactivation process of Xenopus (6-4) photolyase (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Yamada, Y. Zhang, T. Iwata, K. Hitomi, E. D. Getzoff and H. Kandori
  • 学会等名: The 244th American Chemical Society (ACS) National Meeting "Photochemistry in Biology
  • 発表場所: Philadelphia, USA
  • 年月日: 20120819-23
• [学会発表] BLUFドメインの光誘起反応における水素結合環境変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩田達也、伊藤奨太、伊関峰生、渡辺正勝、神取秀樹
  • 学会等名: 第17回日本光生物学協会年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20120817-18
• [学会発表] BLUFドメインの光誘起反応における水素結合環境変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤奨太、岩田達也、伊関峰生、渡辺正勝、神取秀樹
  • 学会等名: 第39回生体分子科学討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20120608-09
• [学会発表] BLUFドメインにおける活性中心の水素結合変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤奨太、岩田達也、伊関峰生、渡辺正勝、神取秀樹
  • 学会等名: 分子科学シンポジウム「生体分子と水素結合」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-06-09
• [学会発表] Isotope Labeled CPD-Photolyase Revealed FAD 22. Redox States Affects the DNA Substrate C=O Vibration
  • 著者名/発表者名: I M. M. Wijaya, T. Iwata, T. Mathes, J. Yamamoto, K. Hitomi, E. D. Getzoff, S. Iwai, J. T. Kennis, H. Kandori
  • 学会等名: 1st Awaji International Workshop on "Electron Spin Science & Technology : Biological and Materials Science Oriented Applications"
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 00000626-27
• [学会発表] Conversion of cyanobacterial Cryptochrome-DASH into CPD Photolyase by site-directed mutagenesis
  • 著者名/発表者名: T. Suzuki, I M. M. Wijaya, J. Yamamoto, 23. T. Ishikawa, D. Yamada, T. Iwata, T. Todo, S. Iwai, H. Kandori
  • 学会等名: 1st Awaji International Workshop on "Electron Spin Science & Technology : Biological and Materials Science Oriented Applications"
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 00000626-27
• [学会発表] The intermediates in Xenopus (6-4) photolyase repair process by low-temperature FTIR spectroscopy
  • 著者名/発表者名: Daichi Yamada, Yu Zhang, Tatsuya Iwata, Junpei Yamamoto, Kenichi Hitomi, Shigenori Iwai, Elizabeth D. Getzoff, Hideki Kandori
  • 学会等名: 1st Awaji International Workshop on "Electron Spin Science & Technology : Biological and Materials Science Oriented Applications"
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 00000626-27
• [学会発表] Structural changes of hydrogen-bonding environment upon the photoreaction of the BLUF domains
  • 著者名/発表者名: T. Iwata, S. Ito, M. Iseki, M. Watanabe and H. Kandori
  • 学会等名: The 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Repair of damaged DNA by the anion radical form of (6-4) photolyase
  • 著者名/発表者名: D. Yamada, Y. Zhang, T. Iwata, J. Yamamoto, K. Hitomi, S. Iwai, T. Todo, E. D. Getzoff and H. Kandori
  • 学会等名: The 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [備考] 国立大学法人 名古屋工業大学 研究者データベースシステム
  • URL: http://researcher.nitech.ac.jp/html/100000171_ja.html