センサー型ロドプシンの分子科学:機能と構造変化の連関性

2010 年度 実績報告書

• 研究領域: 分子高次系機能解明のための分子科学―先端計測法の開拓による素過程的理解
• 研究課題/領域番号: 22018010
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 須藤 雄気 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (10452202)
• キーワード: 生物物理学 / 分子認識 / シグナル伝達 / 膜タンパク質 / 受容体 / 光センサー / ロドプシン

研究概要

ロドプシン類は、光で反応のオン・オフを容易に調節できる点から蛋白質研究をリードするすぐれた成果を生み出し続けている。また、高分解能構造や反応中間体構造が既知であるなど、現在の生命科学研究の主題である構造-機能相関を分子論的に理解できる有用なツールである。本研究では微生物の膜貫通型光センサー型ロドプシンタンパク質群に着目し、機能と構造変化の連関性を明らかにするものである。以下に今年度の成果を挙げる。
忌避応答光センサー蛋白質、SRIIの機能発現分子メカニズム:阪大/水谷グループと共同で、機能・構造変化に必須のアミノ酸残基(Tyr174)の変化を時間分解紫外共鳴ラマン測定法により捉えることに成功した[Biochemistry 2011]。2)デュアル光センサー蛋白質、SRIの機能発現メカニズム:色制御メカニズムを明らかにした[J.Biol.Chem.2011b]。Asp 102の構造変化を見出した[投稿中]。新規光受容分子を発見し、ミドルロドプシン(MR)と名付けた[J.Biol.Chem.2011a]。
このように光センサータンパク質の機能発現機構について、順調に研究が進んでいる。

研究成果

• [雑誌論文] Direct observation of the structural change of Tyr174 in the primary reactions sensory rhodopsin II (2011)
  • 著者名/発表者名: Mizuno, M., Sudo, Y., Homma, M., 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] 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: Journal of Biological Chemistry 巻: 286 ページ: 5967-5976
  • 査読あり
• [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: Journal of Biological Chemistry 巻: 286 ページ: 11328-11336
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectrally silent intermediates during the photochemical reactions of Salinibacter sensory rhodopsin I (2011)
  • 著者名/発表者名: Inoue, K., Sudo, Y., Homma, M., Kandori, H.
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: (未定 印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport and sensory rhodopsins in microorganisms (2011)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y.
  • 雑誌名: CRC Handbook of Organic Photochemistry and Photobiology, the 3rd edition. 巻: (未定 印刷中)
• [雑誌論文] 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
  • 雑誌名: 極限環境微生物学会誌 巻: (未定 印刷中)
• [雑誌論文] 光で動く微生物-ロドプシン分子による光受容と情報伝達機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 割石学、本間道夫、須藤雄気
  • 雑誌名: O plus E「特集:光アクチュエーター」 巻: 32 ページ: 519-524
• [雑誌論文] Protein-protein interaction changes in an archaeal light-signal transduction (2010)
  • 著者名/発表者名: Kandori, H., Sudo, Y., Furutani, Y.
  • 雑誌名: Journal of Biomedicine and Biotechnology 巻: Article ID424760 ページ: 14
• [学会発表] 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 (2011)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気、本間道夫
  • 学会等名: 日本薬学会 第131年会
  • 発表場所: 静岡県静岡市、日本
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] Microbial Sensory Rhodopsins : Structural change, function and tool for optogenetics (2010)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y., Homma, M.
  • 学会等名: GCOE/Structural Biology Research Center International Symposium : Protein structure and dynamics ; from molecules to assembly
  • 発表場所: 愛知県名古屋市、日本
  • 年月日: 2010-11-24
• [学会発表] Molecular Evolution from the light-energy converting protein to the light sensing protein (2010)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y., Irieda, H., Ihara, K., Homma, M.
  • 学会等名: The 48th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: 宮城県仙台市、日本
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] 微生物型ロドプシンの分子進化 (2010)
  • 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
  • 発表場所: 愛知県岡崎市、日本
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] 機能性・制御性膜タンパク質(微生物型ロドプシン)による新しい解析ツールの創成に向けて (2010)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 第2回 光操作研究会
  • 発表場所: 愛知県岡崎市、日本
  • 年月日: 2010-09-09
• [学会発表] 生物物理を愛して10年、ロドプシン分子のこれからの10年、DABESA!! (2010)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気
  • 学会等名: 第50回 生物物理若手の会 夏の学校
  • 発表場所: 愛知県一宮市、日本
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] 光駆動イオンポンプ蛋白質から、光センサー蛋白質への分子進化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 須藤雄気, 井原邦夫, 小林詩織, 鈴木大介, 入枝泰樹, 菊川峰志, 神取秀樹, John L.Spudich, 本間道夫
  • 学会等名: 第16回 光生物学協会 年会
  • 発表場所: 大阪府大阪市、日本
  • 年月日: 2010-08-11
• [学会発表] Sensory signal transduction from the sensory rhodopsins to their cognate transducer proteins in microbes (2010)
  • 著者名/発表者名: Sudo, Y.
  • 学会等名: 14th International Conference on Retinal Proteins
  • 発表場所: Santa cruz, USA
  • 年月日: 2010-08-03
• [備考]
  • URL: http://kenpro.mynu.jp:8001/Profiles/0054/0005480/profile.html
• [産業財産権] アナベナセンサリーロドプシンを利用したタンパク質発現法 (2010)
  • 発明者名: 須藤雄気, 入枝泰樹, 本間道夫
  • 権利者名: 国立大学法人名古屋大学
  • 産業財産権番号: 特願2010-181053
  • 出願年月日: 2010-08-12