高度好塩菌の膜インターフェースにおける物質輸送の分子論的義盤

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平成18年度は光イオンポンプの光化学サイクルを測定するための時間分解分光測定の調整などを行い,レーザーパルスの後2μ秒からのデータの取得が可能になった(以前は10μ秒).一方,海洋細菌が産出するレチナールタンパクでプロトンポンプを行うプロテオロドプシン(PR)の発現系を,北海道大学薬学部の加茂直樹博士から恵与していただき,これをもとにPCR法で210E, N220E変異体を作成した.これらの残基はバクテリオロドプシン(bR)のプロトン放出団(E194,E204)に対応するが,この変異導入によって蛋白内部の水環境の変化がおこり,シッフ塩基からプロトンをうけとるD97のpKaにも影響が出る可能性を期待している.大腸菌での発現は順調に成功し,現在,光化学サイクルとプロトンの出入りを測定するための準備を行っている.また昨年度,野生型のpRでpH3でも中性付近の約10%の起電性を持つことを我々の電気測定系で検出して,PRではD97と別のプロトン受容基が酸性領域で働いている可能性を指摘していたが,本年度は加茂博士から恵与していただいたD97N変異体の起電性についても検討した.その結果,中性からpH5付近でも起電性が確認された.我々の測定系では蛋白内部での電荷移動と膜の表から裏への正味の輸送の区別が付かないという難点があるが,シッフ塩基から最初にプロトンを受け取る役目をするD97の変異でも起電性が出ていると言うことは,プロトンの経路について何か他の残基が関与している可能性を強く示唆する.また,東京大学分子細胞研究所の杉田博士(現 理研)の多大なる協力を得て,分子動力学計算のシステムを立ち上げた.現在比較的小さな蛋白質であるATP合成酵素のεサブユニットについてその構造変化を探るための計算を行っている.