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光駆動プロトンポンプの動作機構の解明

阐明光驱动质子泵的运行机制

基本信息

批准号：
19042013
负责人：
古谷祐詞
金额：
$ 3.58万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19042013/
关键词：
ナノバイオ赤外分光法生体分子蛋白質生物物理

项目摘要

世界最小のイオンポンプであるバクテリオロドプシンは、最も研究が進んでいるポンプ蛋白質であるが、そのポンプ機構は解明されたとは言い難い。本研究では、光駆動プロトンポンプの動作機構を解明するため、機能転換を含めた蛋白質の変異、光駆動ポンプ活性の計測、そして申請者のグループが世界に誇る赤外分光法を駆使した網羅的な研究を古細菌型ロドプシンに対して行った。特に、古細菌に存在するロドプシンだけでなく、真核生物や真正細菌から新たに見つかった古細菌型ロドプシンを主要な研究対象に位置付けた。本年度の研究実績として主に以下のものが挙げられる。1, 真正細菌由来のプロトンポンプタンパク質であるプロテオロドプシンの細胞質側ループ部位にArgを導入したA178R変異体では、吸収極大波長が20mmほど長波長シフトした。これまでの常識に反し、発色団レチナールから25Aも離れた部位の変異が吸収スペクトルに影響するという特異な現象を発見した成果である(M. Yoshitsugu et al. Angew. Chem. Iht. Ed, 2008)。2, 生理的条件下では光センサーとしてはたらくが、情報伝達タンパク質が存在しない条件下ではプロトンポンプ活性を示すファラオニスフォボロドプシンについて、そのプロトン放出基の同定を全反射赤外分光計測により行った。その結果、Asp193が塩化物イオンの存在下でプロトン化しており、それが光反応中間体で解離することでプロトン放出を行っていることを明らかにした(Y. Kitade et al. Biochemistry 2008)。光反応を必要としないイオン結合誘起赤外差スペクトル計測は、他のイオン輸送タンパク質にも適用可能であり、汎用性の高い手法であることを示した。

World's smallest のイオンポンプであるバクテリオロドプシンがは, most も research into んでいるポンプ protein であるが, そのポンプ institutions は interpret されたとはいい difficult. This study では, light 駆プロトンポンプの action agencies を interpret するため, function planning in をめた protein の - vision, light 駆ポンプ active の measuring, そして applicants のグループが outside world に kua る red spectrometry を駆 make した snare な research を archaea type ロドプシンにし seaborne て line った. に, the archaea に exist するロドプシンだけでなく, eukaryotes や real bacteria から new たに see つかった archaea type ロドプシンをな main research like に seaborne position pay けた. The current year 's <s:1> research achievements と points て are mainly に and below <s:1> が挙げられるが挙げられるが挙げられる. 1, the real bacteria origin のプロトンポンプタンパク qualitative であるプロテオロドプシンの cytoplasmic side ループ parts に Arg を import した A178R - variant では, 20 mm ほ収 maximum absorption wavelength がど long wavelength シフトした. これまでの sense にし, 発 color 団レチナールから 25 a も from れのた parts - different が suction 収スペクトルに influence するといな phenomena うを発 see した results である (m. Yoshitsugu et al. Angew. Chem. Iht. Ed, 2008). 2, under the condition of physiological では light センサーとしてはたらくが, intelligence 伝タンパク qualitative が exist しない conditions ではプロトンポンをプ activity in すファラオニスフォボロドプシンについて, そのプロトン release base の with spectrometer measuring を total reflection red outside により line った. その results, Asp193 が salt compound イオンの presence でプロトン change しており, それが light anti 応 intermediates で dissociation することでプロトン line released をっていることを Ming らかにした (Y. Kitade et al. Biochemistry, 2008). Light anti 応を necessary としないイオン combined lure red heterodyne スペクトル measuring は, he のイオン conveying タンパク qualitative にも may apply であり, high domestic sex のい gimmick であることを shown した.