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光駆動型イオンポンプの分子動画解析とその応用

光驱动离子泵分子视频分析及其应用

基本信息

批准号：
21H02439
负责人：
南後恵理子
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Tohoku 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 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02439/
关键词：
微生物型ロドプシン X線自由電子レーザーロドプシン

项目摘要

微生物由来のレチナールタンパク質（ロドプシン）は、光を受容して機能を発揮する膜タンパク質であり、最近ではその光応答性を利用して細胞の光制御を可能とするオプトジェネティクスに利用されるなど応用面でも注目されている。ロドプシンの最も代表的な機能は、イオンを能動輸送する機能であり、プロトンポンプのバクテリオロドプシン、クロライドイオンを輸送するハロロドプシン、ナトリウムポンプのKR2などが知られている。これらのイオンポンプ機能を持つロドプシンを比較すると、その基本構造は類似しており、構造の類似性にも関わらず電荷の異なるイオンを同一方向に輸送する仕組みに興味が持たれている。今までに、様々なイオンポンプロドプシンが発見されており、それらのロドプシンにおいて、部位特異的変異導入及びその活性測定やクライオトラップ法による中間体X線結晶構造解析などが行われてきたが、イオンの選択性やイオン輸送機構の全容は明らかではない。本課題では、光反応の過程をリアルタイム且つ原子レベルで可視化することを目指して、X線自由電子レーザー（XFEL）を用いた時分割実験を実施する。高い空間分解能の動的構造情報を得るには、XFELによるシリアルフェムト秒結晶構造解析が用いられており、微結晶を調製する必要がある。昨年度までに得られた微生物由来のイオンポンプロドプシンの発現系を用いて、大量発現並びに精製を行った。続いて結晶化スクリーニングを行ったところ、4Åのデータではあったが回折像を取得した。現在、高分解能の回折データを得るべく検討を行っている。

Origin of microorganismsのレチナールタンパク性(ロドプシン)は, lightをacceptance of the function of the function of the film タンパクquality of であり, the recent ではそThe photoresponsiveness of cells makes it possible to control light using cells. The ェネティクスに utilizes the されるなど応 and uses the surface to pay attention to されている. The most representative functions of ロドプシンのもは, イオンをactive transport function であり, プロトンポンプのバクテリオロドプシン、クロライドイオンをtransportationするハロロドプシン、ナトリウムポンプのKR2などが知られている.これらのイオンポンプ Function をhold つロドプシンをComparison すると, そのBasic structure は Similar to しており, structureのsimilarity にも关わらずcharge のdifferent なるイオンを Same direction にTransport するShi组みに心丝がhold たれている. Today's までに、様々なイオンポンプロドプシンが発见されており、それらのロドプシンにおいて, site-specific mutation introduction and びその activity measurementクライオトラップ method による intermediate X-ray crystal structure analysis などが行われてThe selection of きたが and イオンの択性やイオン conveying mechanism is full-scale and clear. This topic is about visualizing the process of light reflection and atomic light reflection. Eye refers to the X-ray free electron beam (XFEL) and the X-ray free electron beam. Structural information of high spatial resolution energy is obtained, XFEL crystal structure analysis is carried out in seconds, and microcrystalline modulation is necessary. Yesterday's までに got られたmicroorganism origin のイオンポプロドプシンの発行いて, a large number of 発appears and refined を行った.続いて Crystallized スクリーニングを行ったところ, 4Åのデータではあったが回fold image をGet した. Now, the high-resolution energy can be turned back and turned around.