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2012 年度 実績報告書

フラビン結合光センサードメインを鋳型とした酸化還元状態感受性蛍光タンパク質の開発

公募研究

研究領域植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで
研究課題/領域番号 23120513
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) 2011-04-01 – 2013-03-31
キーワード蛍光タンパク質 / フラビン / LOVドメイン / 酸化還元反応
研究実績の概要

本研究において、シロイヌナズナフォトトロピンのLOV2ドメイン(Q376-Q500)のC426A変異体(LOV(C/A)と表記)を用いて、LOV(C/A)を発現させた大腸菌体を用いた蛍光タンパク質のスクリーニング法を確立した。蛍光分光光度計の励起光照射によりLOV(C/A)の蛍光強度が減少する(LOVに結合したFMNが細胞内の還元雰囲気下でセミキノン形が生成する)ことから、LOV(C/A)より光還元速度が速く、定常状態でより低い蛍光強度を示すランダム変異体Mut12を選別した。また、同じ条件でiLOVを発現させた大腸菌では蛍光強度の減少はわずかであった。
これらの大腸菌をPBSバッファに懸濁して24時間放置したとき、定常状態での蛍光強度が放置前のものより高くなった。このことは栄養飢餓ストレスを与えたことにより細胞内部がより酸化的になったのではないかと考え、細胞内NADH/NAD+の量を調べたところ、その比は減少していた。また、定常状態の蛍光強度とNADH/NAD+比には相関が見られ、NADH/NAD+比が高いと蛍光強度が小さくなることがわかった。Mut12(やLOV(C/A))は細胞内の酸化還元環境に応答して蛍光強度を変化させていることが強く示唆される結果となった。
[今後の展望]
この蛍光タンパク質の実用化に向けて、LOV(C/A)とMut12、iLOVの精製タンパク質を用いて、光照射後の蛍光強度と酸化還元電位の相関を調べているところである。また、異なる酸化還元中点電位をもつ一連の変異体のスクリーニングも進めている。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (24件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Detection of Distinct α-Helical Rearrangements of CPD Photolyase upon Substrate Binding by FTIR Spectroscopy2013

    • 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

    • 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 I2012

    • 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: 8802-8813

    • DOI

      10.1021/bi3009592

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fourier-Transform Infrared Study of the Photoactivation Process of Xenopus (6#8211;4) Photolyase2012

    • 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

    • 査読あり
  • [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
      神戸大学
    • 年月日
      2013-03-28 – 2013-03-28
    • 招待講演
  • [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
      岡山大学
    • 年月日
      2013-03-21 – 2013-03-23
    • 招待講演
  • [学会発表] フラビン結合光センサードメインを鋳型とした酸化還元状態感受性蛍光タンパク質の開発2013

    • 著者名/発表者名
      岩田達也
    • 学会等名
      新学術領域研究「植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで」 2012年度第2回班会議
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都
    • 年月日
      2013-03-08 – 2013-03-10
  • [学会発表] CPD- and (6-4) Photolyase's Distinct α-helices Rearrangement upon DNA Binding by FTIR Spectroscopy2013

    • 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
      名古屋大学
    • 年月日
      2013-02-19 – 2013-02-19
  • [学会発表] Protein bound water molecules of channelrhodopsin2013

    • 著者名/発表者名
      ○S. Ito, H. Kato, T. Iwata, O. Nureki and H. Kandori
    • 学会等名
      Nagoya Symposium - Frontiers in Structural Physiology
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2013-01-22 – 2013-01-24
  • [学会発表] LOVドメインを鋳型とした酸化還元感受性タンパク質の開発2012

    • 著者名/発表者名
      ○小野友紀子、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
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2012-11-10 – 2012-11-11
  • [学会発表] Enzyme and DNA Substrate Assignment of E. coli CPD Photolyase by FTIR Spectroscopy2012

    • 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
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2012-11-10 – 2012-11-11
  • [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
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2012-11-10 – 2012-11-11
  • [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
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2012-11-10 – 2012-11-11
  • [学会発表] 細胞内酸化還元状態感受性蛍光タンパク質の開発2012

    • 著者名/発表者名
      ○岩田達也、小野友紀子、神取秀樹
    • 学会等名
      新学術領域研究「植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで」第3回若手の会
    • 発表場所
      浜名湖カリアック
    • 年月日
      2012-10-15 – 2012-10-17
  • [学会発表] チャネルロドプシンの内部結合水の赤外分光解析2012

    • 著者名/発表者名
      ○伊藤奨太、加藤英明、岩田達也、濡木 理、神取秀樹
    • 学会等名
      第4回光操作研究会
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2012-09-27 – 2012-09-28
  • [学会発表] Structural changes of hydrogen-bonding environment upon the photoreaction of the BLUF domains2012

    • 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 University
    • 年月日
      2012-09-22 – 2012-09-24
  • [学会発表] Repair of damaged DNA by the anion radical form of (6-4) photolyase2012

    • 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 University
    • 年月日
      2012-09-22 – 2012-09-24
  • [学会発表] Construction of LOV-based redox-sensitive fluorescent proteins2012

    • 著者名/発表者名
      ○Y. Ono, T. Iwata and H. Kandori
    • 学会等名
      The 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2012-09-22 – 2012-09-24
  • [学会発表] FTIR study of Aureochrome that possesses LOV domain at the C-terminus2012

    • 著者名/発表者名
      ○S. Ito, Y. Zhang, T. Iwata, O. Hisatomi, F. Takahashi, H. Kataoka and H. Kandori
    • 学会等名
      The 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2012-09-22 – 2012-09-24
  • [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
      東京大学
    • 年月日
      2012-09-18 – 2012-09-21
  • [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
      支笏湖ユースホステル
    • 年月日
      2012-08-31 – 2012-09-03
  • [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
      支笏湖ユースホステル
    • 年月日
      2012-08-31 – 2012-09-03
  • [学会発表] FTIR study of the photoactivation process of Xenopus (6-4) photolyase2012

    • 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
      2012-08-19 – 2012-08-23
  • [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
      大阪大学
    • 年月日
      2012-08-17 – 2012-08-18
  • [学会発表] LOVドメインを鋳型とした酸化還元感受性タンパク質の開発2012

    • 著者名/発表者名
      ○小野友紀子、岩田達也、神取秀樹
    • 学会等名
      新学術領域研究「高次π空間」第8回公開シンポジウム
    • 発表場所
      加賀 ホテル アローレ
    • 年月日
      2012-07-19 – 2012-07-20
  • [学会発表] フラビン結合光センサードメインを鋳型とした酸化還元状態感受性蛍光タンパク質の開発2012

    • 著者名/発表者名
      岩田達也
    • 学会等名
      新学術領域研究「植物の環境感覚:刺激受容から細胞応答まで」2012年度第1回班会議
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2012-06-15 – 2012-06-17
  • [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
      早稲田大学
    • 年月日
      2012-06-09 – 2012-06-09
  • [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
      東北大学
    • 年月日
      2012-06-08 – 2012-06-09
  • [備考] 神取研究室ホームページ

    • URL

      http://www.ach.nitech.ac.jp/~physchem/kandori/index_j.html

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公開日: 2018-02-02  

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