Time-resolved detection of protein conformation changes and reactions in space limited liquid droplets

空间有限液滴中蛋白质构象变化和反应的时间分辨检测

基本信息

批准号：
21H01885
负责人：
寺嶋正秀
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01885/
关键词：
タンパク質反応時間分解顕微鏡液滴

项目摘要

本研究では、過渡回折格子法の空間分解能と感度を向上させることによって、マイクロメートル程度の空間分解とマイクロ秒程度の時間分解能を併せ持つ検出システムを作る。これを用いて、タンパク質構造変化を時間分解で観測できるように改造し、バルク中のそれらとどのように異なるかを明らかにすることを試みた。これまでに開発してきたTGシステムをベースにして、微小領域の分子運動や熱力学量計測を可能にするTG測定システムのさらなる改良を行った。新しい対物レンズや非球面レンズを使ったシステムに改造し、これによって、マイクロメートル領域での熱グレーティング信号を検出できた。さらに、空間制限での分子反応ダイナミクスを観測するために、微細加工システムを用いて、マイクロメートルサイズの微小セルを作製し、この作成したセルの中に液体を封入して、TG信号を観測することに成功した。液滴の性質を明らかにするために、いくつかの報告されているタンパク質を用いて液滴を作成した。また、時間分解で液滴形成を調べるためにTePixDというこれまで我々が発見していた光反応で凝縮が起こるタンパク質の反応を詳細に調べ、その凝縮の原因を追究した。また、多くの研究者が調べているBLUFの光反応に対して、一般的にみられる新しいダイナミクスを発見し、その変化をもたらす分子論的な原因を明らかにすることに成功した。さらに、eBLUFと呼ぶ新しいBLUFタンパク質を見出し、このタンパク質が光状態と暗状態の間でユニークな分子間相互作用を持つことを示した。

在这项研究中，通过改善瞬态光栅方法的空间分辨率和灵敏度，可以创建具有空间分辨率的检测系统，并创建了微分离的时间分辨率。这被用来修改旨在以时间分辨的方式观察的蛋白质构象变化，并阐明它们与整体中的蛋白质变化。基于到目前为止已经开发的TG系统，我们进一步改善了TG测量系统，该系统能够测量小区域的分子运动和热力学量。该系统经过修改以使用新的目标和非球形透镜，从而可以检测到千分尺范围内的热光栅信号。此外，为了在空间约束下观察分子反应动力学，我们使用微分化系统创建了微米尺寸的微孔，并通过将液体封装在创建的细胞内的液体来成功地观察到TG信号。为了阐明液滴的性质，使用几种报道的蛋白质制成液滴。此外，为了以时间分辨的方式研究液滴的形成，我们详细研究了TepixD的反应，Tepixd的反应是一种在我们先前发现的光电反应中发生的蛋白质，并研究了凝结的原因。此外，许多研究人员发现了BLUF光反应的新型动态，并成功阐明了变化背后的分子理论。此外，我们发现了一种称为EBLUF的新型BLUF蛋白，表明该蛋白在光和黑暗状态之间具有独特的分子间相互作用。

项目成果

期刊论文数量（39）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Time-resolved detection of association/dissociation reactions and conformation changes in photosensor proteins for application in optogenetics

光传感器蛋白中缔合/解离反应和构象变化的时间分辨检测在光遗传学中的应用

DOI：
10.1007/s12551-021-00868-9
发表时间：
2022
期刊：
BioPhys. Rev.
影响因子：
0
作者：
Noji Junpei;Yoshimori Akira;Ohnuki Jun;Takano Mitsunori;M. Terazima
通讯作者：
M. Terazima

Enzymatic activity of the blue light‐regulated phosphodiesterase BlrP1 from Klebsiella pneumoniae shows a nonlinear dependence on light intensity

肺炎克雷伯菌蓝光调节磷酸二酯酶 BlrP1 的酶活性显示出对光强度的非线性依赖性

DOI：
10.1002/1873-3468.14073
发表时间：
2021
期刊：
FEBS Letters
影响因子：
3.5
作者：
Shibata Kosei;Nakasone Yusuke;Terazima Masahide
通讯作者：
Terazima Masahide

Excited triplet state dynamics and conformation changes of protein reactions

蛋白质反应的激发三重态动力学和构象变化

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nakamura Shunta;Sakai Hayato;Nagashima Hiroki;Fuki Masaaki;Onishi Kakeru;Khan Ramsha;Kobori Yasuhiro;Tkachenko Nikolai V.;Hasobe Taku;Masahide Terazima
通讯作者：
Masahide Terazima

青色光センサーeBLUFの光ダイマー化機構と溶液構造解析

蓝光传感器eBLUF的光二聚机理及溶液结构分析