2003 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
03J09669
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Research Institution | Hokkaido University |
Principal Investigator |
岩本 真幸 北海道大学, 先端科学技術共同研究センター, 特別研究員(PD)
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Keywords | レチナール蛋白質 / 光センサー / 膜蛋白質 / ロドプシン / 古細菌 / プロトン輸送 / シグナル伝達 |
Research Abstract |
1.ppRの光反応サイクル中に起こる分子内プロトン移動の解析 SnO_2ガラス透明電極を用い、走光性光センサーのppRへ光を照射した際に誘起される蛋白質からのプロトン放出・取り込みの解析を行った。その結果、ppRの機能サイクル(光反応サイクル)中、Mと呼ばれる光中間体生成過程でAsp193からプロトンが蛋白質細胞外側へ放出され(Iwamoto et al.,Biochemistry,印刷中)、M中間体崩壊過程で発色団レチナールとLys205が形成するシッフ塩基へ蛋白質細胞質側外部からプロトンが取り込まれる(Iwamoto et al.,Biochemistry 42,2003,2790-2796)ことが、部位特異的変異体ppRの解析から明らかになった。光駆動プロトンポンプとして機能するバクテリオロドプシンでもこれと類似した分子内プロトン移動が起こることが知られており、光反応サイクル中の同様な蛋白質構造変化が両者の類似した分子内プロトン移動を誘起しているものと予想される。したがって、古細菌型レチナール蛋白質はそれらの機能に関わらず、共通した蛋白質構造変化を機能発現に利用していると考えられる。 2.pHtrIIの結合がppRの分子内プロトン移動に及ぼす影響の解析 また、ppRはトランスデューサーと呼ばれる膜蛋白質(pHtrII)と複合体を形成して細胞内へシグナルを伝達することが知られている。そこで、pHtrIIの結合がppRの光反応サイクル中の分子内プロトン移動に及ぼす影響の解析から、両膜蛋白質間の相互作用機構の推定を試みた。その結果、pHtrIIの結合はppRのプロトン取り込みではなくM中間体生成過程に起こるプロトン放出に影響を及ぼすことが明らかになった。pHtrIIと複合体を形成したppRのプロトン放出を様々なpHで解析したところ、先に同定されたppRのプロトン放出基Asp193のpK_aがppR単体時より低下していることがわかった(Iwamoto et al.,Biochemistry,印刷中)。この結果は、pHtrIIの結合によってppRのAsp193周囲の環境が変化していることを示唆し、この環境変化がシグナル伝達時に示すppRの構造変化を反映するものと考えられる。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] Masayuki Iwamoto et al.: "Proton transfer reactions in the F86D and F86E mutants of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II)"Biochemistry. 42. 2790-2796 (2003)
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[Publications] Masayuki Iwamoto et al.: "Photochemical properties of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II)"Recent Research Developments in Chemistry. 1. 15-30 (2003)
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[Publications] Masayuki Iwamoto et al.: "Proton release and uptake of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) reconstituted into phospholipids"Biochemistry. (印刷中). (2004)
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[Publications] Kazumi Shimono et al.: "Importance of the broad regional interaction for spectral tuning in Natronobacterium pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II)"The Journal of Biological Chemistry. 278. 23882-23889 (2003)
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[Publications] Yukako Ikeura et al.: "Arg-72 of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) is important for the maintenance of the protein structure in the solubilized state"Photochemistry and Photobiology. 77. 96-100 (2003)
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[Publications] Yuki Sudo et al.: "Interaction of Natronobacterium pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) with its cognate transducer probed by increase in the thermal stability"Photochemistry and Photobiology. 78. 511-516 (2003)