バクテリオロドプシンの光情報伝達機構の理論的研究

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(1)本研究課題は,バクテリオロドプシン(BR)で起こる早い光異性化の過程を電子論的に解明することである.このことは蛋白質の機能発現を解明するための基礎的な研究となる.バクテリオロドプシン発色団の光異性化の時間内に,光信号受容蛋白質であるBRとその発色団とがどのような相互作用しているのかを理論的に解明することが本研究課題の目的である.(2)当該年度に行った研究は,前年度に開発したINDO-CI法のプログラム及び本補助金により購入したMNDO-PM3法のプログラムを用い,明順応状態における発色団レチナールが光を吸収しK中間体状態へ移行する様子を計算した.この開発した計算プログラムでは,バクテリオロドプシン中のすべてのアミノ酸残基を点電荷としてレチナールの電場環境を考慮できる点に特徴がある.一般的に,バクテリオロドプシン発色団の光異性化過程はレチナールのC_<13>=C_<14>結合軸の異性化と考えられている.しかし当該研究者の計算結果によると,C_<13>=C_<14>結合軸およびC_<15>=N_<16>結合軸の2つの結合軸が協調してall-trans型から13-cis型へ異性化することがわかった.レチナールはこの2軸でねじれることにより,C_<13>=C_<14>結合軸の1軸のみで異性化する場合に起こる大きな立体障害を回避していると考えられる.今まで実験では明らかにできなかった,発色団の異性化過程を提出することができた.当該研究者の提出する異性化モデルは,発色団と蛋白部分との相互作用や構造的な及びエネルギー的な観点から検討したものであり,その結果,発色団の異性化の方向(回転方向)を特定することができた.本研究の成果については,現在論文を執筆中である.