2012 Fiscal Year Annual Research Report
光情報伝達のサブÅ・ピコ秒分解能での全経路詳細解析
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23687019
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
須藤 雄気 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10452202)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 光生物 / 情報伝達 / 生物物理 / 分光法 |
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| Research Abstract |
本研究は、細菌の情報伝達を生物物理学的に原子レベル・ピコ秒分解能で解き明かすことを目指している。今年度は、以下の成果を得た。
1) 微生物型ロドプシンが示す新しい光情報伝達機能（光転写調節）の同定【Irieda, et al., 2012, J. Biol. Chem.】。
2) 分光学的手法を用いた原子レベルでの構造・構造変化解析【Inoue, et al., 2012, J. Phys. Chem. B., Reissig, et al., 2012, Biochemistry, Furutani et al., 2013, J. Phys. CHem. B, Mori et al., 2013, Chem. Phys.】。
3) 分光学的手法を用いたフェムト秒～ピコ秒領域での構造・構造変化【Sudo, et al., to be submitted】
上記の通り、空間領域では、原子レベル（Å）、時間領域では、フェムト秒レベルでの構造・構造変化の解析に成功しつつある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、1) 空間分解測定及び2) 時間分解測定により、生物が示す光情報伝達機構を高い分解能で明らかにすることを目的としている。
1) 空間領域では、サブÅ程度の分解能を持つ振動分光法やX線回折法などを用いて、不活性型及び活性型分子における構造や構造変化を明らかにしつつある。
2) 時間領域では、チタンサファイアレーザーを用いておよそ１００フェムト秒以降の発色団の構造変化を捉えている。また、タンパク質の変化は芳香族アミノ酸の変化を観測できる紫外共鳴ラマン分光法により、ピコ秒レベルでの変化の追跡に成功している。
このように、順調に研究目的に向かって進んでいるものと判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き時空間分解を意識した研究を展開する。
具体的には、空間領域では様々な原子団を同時に捉えることの出来るX線結晶構造解析を利用し、かつその光変化を追跡することで、さらなる情報の取得につとめたい。時間領域では、サブフェムト秒レーザー（NOPA）を用いて、光センサー分子の変化を捉えつつある。異性化反応（～100フェムト秒）をリアルタイムで捉え、反応の根本原理の解明を目指したい。
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[Journal Article] Large spectral change due to amide modes of a β-sheet upon the formation of an early photointermediate of middle rhodopsin2013
Author(s)
*Furutani, Y., Okitsu, T., Reissig, L., Mizuno, M., Homma, M., Wada, A., Mizutani, Y., & *Sudo, Y.
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Journal Title
J. Phys. Chem. B
Volume: 117
Pages: 3449-3458
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Expression, purification and biochemical characterization of the cytoplasmic loop of PomA, a stator component of the Na+ driven flagellar motor2013
Author(s)
Abe-Yoshizumi R., Kobayashi, S., Gohara, M., Hayashi, K., Kojima, C., Kojima, S., Sudo, Y., Asami, Y., & Homma, M.
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Journal Title
Biophysics
Volume: 9
Pages: 21-29
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] The influence of halide binding on the hydrogen bonding network in the active site of Salinibacter sensory rhodopsin I2012
Author(s)
Reissig, L., Iwata, T., Kikukawa, T., Demura, M., Kamo, N., Kandori, H., & *Sudo, Y.
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Journal Title
Biochemistry
Volume: 51
Pages: 8802-8813
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Photo-induced regulation of the chromatic adaptive gene expression by Anabaena sensory rhodopsin2012
Author(s)
Irieda, H., Morita, T., Maki, K., Homma, M., Aiba, H., & *Sudo, Y.
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Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 287
Pages: 32485-32493
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Absorption spectra and photochemical reactions in a unique photoactive protein, middle rhodopsin MR2012
Author(s)
Inoue, K., Reissig, L., Sakai, M., Kobayashi, S., Homma, M., Fujii, M., Kandori, H., & *Sudo, Y.
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Journal Title
J. Phys. Chem. B
Volume: 116
Pages: 5888-5999
DOI
Peer Reviewed
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