Electron spin resonance study on the photo-induced structural change of the cryptochrome from Europian Robin.

クリプトクロムは動物の磁気感受の第一候補タンパク質である。クリプトクロムは青色光を吸収して,光誘起電荷分離反応によりラジカルペアを形成する。ラジカルペアの磁場効果により,磁場を感じることができるのだと考えられている。しかしクリプトクロムが,“ラジカルペアを形成した後にどのような構造変化を起こしているのか”はわかっておらず,その磁場を感じた後のシグナルがどのようにして送られて鳥の脳に伝わっているかは全くの未解明である。本研究は,それらの地磁気効果の後のメカニズムを明らかにするために,ラジカルを観測可能な電子スピン共鳴を用い,光で形成されるラジカルおよびスピンラベルされたタンパク質の観測を行うものである。本研究で計画した実験の遂行については新型コロナウィルスの影響と世界的な半導体の不足のために遅れている。その代わりに,クリプトクロムをはじめとするタンパク質へのスピンラベリング法の再検討をおこなった。本計画では,システインをターゲットとしたスピンラベル法を想定していたが,システイン残基はクリプトクロムのメカニズムに重要な役割を果たしている可能性があると考えられる。そこで,システインへのスピンラベルに代わる方法を検討し, 1. 金属を使ったラベル法, 2. クリックケミストリーを利用したラベル法, 3. 酵素を使ったラベル法の３種類を検討した。2の有機合成については有機合成のための設備を立ち上げて, 実際の合成に着手した。またクリプトクロムの精製に成功した。大量のクリプトクロムの合成が完了すれば部位特異的変異によるラベルによる構造解析に取り組む予定である。

クリプトクロムは動物の磁気感受の第一候補タンパク質である。クリプトクロムは青色光を吸収して,光誘起電荷分離反応によりラジカルペアを形成する。ラジカルペアの磁場効果により,磁場を感じることができるのだと考えられている。しかしクリプトクロムが,“ラジカルペアを形成した後にどのような構造変化を起こしているのか”はわかっておらず,その磁場を感じた後のシグナルがどのようにして送られて鳥の脳に伝わっているかは全くの未解明である。本研究は,それらの地磁気効果の後のメカニズムを明らかにするために,ラジカルを観測可能な電子スピン共鳴を用い,光で形成されるラジカルおよびスピンラベルされたタンパク質の観測を行うものである。本研究で計画した実験の遂行については新型コロナウィルスの影響と世界的な半導体の不足のために遅れている。その代わりに,クリプトクロムをはじめとするタンパク質へのスピンラベリング法の再検討をおこなった。本計画では,システインをターゲットとしたスピンラベル法を想定していたが,システイン残基はクリプトクロムのメカニズムに重要な役割を果たしている可能性があると考えられる。そこで,システインへのスピンラベルに代わる方法を検討し, 1. 金属を使ったラベル法, 2. クリックケミストリーを利用したラベル法, 3. 酵素を使ったラベル法の３種類を検討した。2の有機合成については有機合成のための設備を立ち上げて, 実際の合成に着手した。またクリプトクロムの精製に成功した。大量のクリプトクロムの合成が完了すれば部位特異的変異によるラベルによる構造解析に取り組む予定である。