课题基金 / 基金详情

Elucidation of the mechanism of rhodopsin functions for optogenetics

Elucidation of the mechanism of rhodopsin functions for optogenetics
阐明视紫质的光遗传学功能机制
批准号：
21H04969
负责人：
神取 秀樹
金额：
$395.12万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
财政年份：
2021
资助国家：
日本
项目状态：
未结题
起止时间：
2021-05-18 至 2026-03-31
来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04969/
关键词：
動物ロドプシン微生物ロドプシンヘリオロドプシン構造機能相関赤外分光

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
チャネルロドプシンをツールとして2005年に始まった光遺伝学は、脳だけでなく光による生命機能の幅広い操作を実現し、生命科学全般を革新する技術として大きな期待を集めている。ロドプシンは光遺伝学を支える標準ツールとして使われているが、私たちはこれまで、種々の新規微生物ロドプシンを発見・創成するとともに、動物ロドプシンである色覚視物質の赤外分光を用いた構造研究を世界に先駆けて行ってきた。また2018年には第三のロドプシンとも言うべきヘリオロドプシンの存在を明らかにした。本研究では、光遺伝学を支えるロドプシンの作動メカニズムを、分光学、構造生物学、生化学・分子生物学、電気生理学を用いて明らかにする。具体的に、動物ロドプシンの研究では、色覚視物質の立体構造決定を試みる。タイプ１微生物ロドプシンの研究では、我々が次々に発見したロドプシンの新しい機能が生まれる要因を明らかにする。ヘリオロドプシンの研究では、その機能を解明するとともに、機能を生み出すメカニズムを明らかにする。本研究で対象とする様々なロドプシンは、大腸菌、酵母菌、昆虫細胞、哺乳類細胞などを用いて発現・精製する一方、必要に応じて生細胞での研究も行う。我々の学術的独自性をもたらしたのが赤外分光であり、本研究においても中心的な位置を占める。赤外分光などの分光解析に加えて、X線結晶構造解析・クライオ電顕などの構造解析、電気生理学によるイオン輸送解析などを様々なロドプシンに適用することで、作動メカニズムの解明を目指す。以上のような３つの挑戦により、古くから知られているロドプシンに新しい描像を確立する。
英文摘要
チャネルロドプシンをツールとして2005年に始まった光遺伝学は、脳だけでなく光による生命機能の幅広い操作を実現し、生命科学全般を革新する技術として大きな期待を集めている。ロドプシンは光遺伝学を支える標準ツールとして使われているが、私たちはこれまで、種々の新規微生物ロドプシンを発見・創成するとともに、動物ロドプシンである色覚視物質の赤外分光を用いた構造研究を世界に先駆けて行ってきた。また2018年には第三のロドプシンとも言うべきヘリオロドプシンの存在を明らかにした。本研究では、光遺伝学を支えるロドプシンの作動メカニズムを、分光学、構造生物学、生化学・分子生物学、電気生理学を用いて明らかにする。具体的に、動物ロドプシンの研究では、色覚視物質の立体構造決定を試みる。タイプ１微生物ロドプシンの研究では、我々が次々に発見したロドプシンの新しい機能が生まれる要因を明らかにする。ヘリオロドプシンの研究では、その機能を解明するとともに、機能を生み出すメカニズムを明らかにする。本研究で対象とする様々なロドプシンは、大腸菌、酵母菌、昆虫細胞、哺乳類細胞などを用いて発現・精製する一方、必要に応じて生細胞での研究も行う。我々の学術的独自性をもたらしたのが赤外分光であり、本研究においても中心的な位置を占める。赤外分光などの分光解析に加えて、X線結晶構造解析・クライオ電顕などの構造解析、電気生理学によるイオン輸送解析などを様々なロドプシンに適用することで、作動メカニズムの解明を目指す。以上のような３つの挑戦により、古くから知られているロドプシンに新しい描像を確立する。
期刊论文(74)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
Structural Changes during the Photorepair and Binding Processes of Xenopus (6-4) Photolyase with (6-4) Photoproducts in Single- and Double-Stranded DNA
DOI： 10.1021/acs.biochem.1c00413
发表时间： 2021-10-18
期刊： BIOCHEMISTRY
影响因子： 2.9
作者： [Yamada, Daichi, Yamamoto, Junpei, Kandori, Hideki]
通讯作者： Kandori, Hideki
ATR-FTIR study of ligand recognition on kappa opioid receptor
kappa 阿片受体配体识别的 ATR-FTIR 研究
DOI： --
发表时间： 2021
期刊：
影响因子： --
作者： [S. Iwata, K. Suzuki, K. Katayama, R. Suno, C. Suno, T. Kobayashi, K. Tsujimoto, S. Iwata, H. Kandori]
通讯作者： H. Kandori
A Unified View on Varied Ultrafast Dynamics of the Primary Process in Microbial Rhodopsins
DOI： 10.1002/anie.202111930
发表时间： 2021-11-29
期刊： ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
影响因子： 16.6
作者： [Chang, Chun-Fu, Kuramochi, Hikaru, Tahara, Tahei]
通讯作者： Tahara, Tahei
全反射赤外分光法によるκ-オピオイド受容体 (KOR) のリガンド結合誘起不活性化機構解析
使用全内反射红外光谱研究配体结合诱导κ-阿片受体（KOR）失活的机制
DOI： --
发表时间： 2021
期刊：
影响因子： --
作者： [岩田聖矢, 魲洸平, 片山耕大, 辻本浩一, 寿野千代, 寿野良二, 岩田想, 小林拓也, 神取秀樹]
通讯作者： 神取秀樹
共 63 条
    ヘリオロドプシンの作動メカニズムの解明
    • 批准号：
      21H04768
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    • 资助金额：
      $27.46万
    • 财政年份：
      2021
    • 负责人：
      神取 秀樹
    • 依托单位：
      Nagoya Institute of Technology
    ロドプシンの膜トポロジーを反転させる
    • 批准号：
      20K21251
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
    • 资助金额：
      $4.16万
    • 财政年份：
      2020
    • 负责人：
      神取 秀樹
    • 依托单位：
      Nagoya Institute of Technology
    ロドプシンの波長制御機構
    • 批准号：
      11F01080
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for JSPS Fellows
    • 资助金额：
      $0.51万
    • 财政年份：
      2011
    • 负责人：
      神取 秀樹
    • 依托单位：
      Nagoya Institute of Technology
    サイクル反応ではなくフォトクロミズムを示すロドプシンの反応機構解明
    • 批准号：
      20044012
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
    • 资助金额：
      $1.54万
    • 财政年份：
      2008
    • 负责人：
      神取 秀樹
    • 依托单位：
      Nagoya Institute of Technology