2020 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanism of photoactivation of a light-regulated adenylate cyclase
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18H02413
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
朴 三用 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (20291932)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小山 隆太 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (90431890)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 光活性化アデニル酸シクラーゼ / 光反応酵素 / 光遺伝学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光活性化アデニル酸シクラーゼPACは、動物、植物で普遍的な情報伝達物質(cAMP、 cGMP)の生産を光で制御できる生体タンパク質で、生体内での光スイッチとして医学的な応用が期待される分子である。PACは、最初にミドリムシから発見され以後、複数の原核生物からも相同遺伝子が見出されていたが、いずれも原子レベルでの構造・機能解明までには至ってなかったが申請者によって、藍藻由来の光活性化アデニル酸シクラーゼ（OaPAC）における初めて原子レベルでの構造・機能解明に成功した。本研究では解明されたOaPAC光活性化メカニズムの構造科学的解明を基に、細胞内でのセカンドメッセンジャー光制御への光遺伝学の展開や、PACの酵素ドメイン改変によるcGMP光産生酵素の創出による光制御医学ツールとして基礎医学的研究を目指す。本年度では、天然のOaPACはFMN (flavin-mono-dinucleotide)又はFAD (flavin-adenin-dinucleotides)を結合するため、青色光(440nm)にて光活性化がおこなわれる。そのため、OaPACの補因子をFMNからRoseo-Flavinに置換に成功した。Roseo-Flavinの最大吸収波長 505nmであるRoF-OaPACタンパク質の作製に成功し、cAMP活性測定や、反応機構、X線結晶構造解析を行い、詳細な機能・構造解析を行い、その構造を解明する事ができた。さらに、OaPACの反応中間状態での反応機構解明を向けて、OaPACに対して微結晶調製を大量作製し、XFEL(X線自由電子レーザー) を利用し、光感受性タンパク質の多様な光応答機構の解明を目指している。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Pumping mechanism of NM-R3, a light-driven bacterial chloride importer in the rhodopsin family.2020
Author(s)
Yun JH, Ohki M, Park JH, Ishimoto N, Sato-Tomita A, Lee W, Jin Z, Tame JRH, Shibayama N, Park SY, Lee W.
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Journal Title
Sci Adv.
Volume: 6
Pages: 6
DOI
Peer Reviewed
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