センサータンパク質の信号伝達における共通立体構造の役割

共同构象在传感器蛋白信号转导中的作用

• 批准号: 20038037
• 负责人: 水野 操
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Osaka University
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20038037/
• 关键词: 時間分解共鳴ラマン分光法; 光受容タンパク質; 古細菌型ロドプシン; 光異性化; タンパク質応答; 光センサータンパク質; BASドメイン構造; イエロープロテイン; 変異体; 水素結合; チロシン残基

センサータンパク質は、外部刺激センサーとなる補欠分子族だけでなく、それを取り囲むタンパク質の立体構造が共通であるものが多く存在する。本研究では、タンパク質の共通立体構造が、生理機能に果たす役割に注目し、外部刺激により引き起こされるタンパク質ダイナミクスを、時間分解紫外共鳴ラマン分光法をもちいて実時間観測し、機能発現機構の解明を目的とする。本年度は、共通立体構造を持ちながら、センサーだけでなく異なる機能を示す典型的な光受容タンパク質である古細菌型ロドプシンについて、タンパク質ダイナミクスを追跡し、機能に重要と考えられる構造変化を調べた。古細菌型ロドプシンは、レチナール発色団の光励起により起こる異性化反応に応答した光サイクル反応を行う。プロトンポンプタンパク質であるバクテリオロドプシン、および光センサータンパク質であるセンサリーロドプシンIIについて、初期に現れる反応中間体(J,K,KL)のタンパク質構造を調べた。これらの中間体において、古細菌型ロドプシン共通の発色団周辺に存在するトリプトファンおよびチロシン残基の構造が変化する過程を観測することに成功した。それぞれのタンパク質における初期ダイナミクスでは、特にJ中間体において、構造変化の過程に違いがみられることがわかった。このことから、反応の初期段階で機能を決定付ける構造変化があることが示唆された。本研究から、紫外共鳴ラマン分光法による初期ダイナミクス観測は、タンパク質機能の発現機構解明の一役を担うことが期待され、さらに詳細な実験研究が必要であることが示された。

セ ン サ ー タ ン パ ク は, external stimulation セ ン サ ー と な る fill owe molecular family だ け で な く, そ れ を take り 囲 む タ ン パ ク qualitative の three-dimensional structure が common で あ る も の が す more く る. This study で は, タ ン パ ク が の common three-dimensional structure, physiological function に fruit た す "cut に attention し, external stimulation に よ り lead き up こ さ れ る タ ン パ ク qualitative ダ イ ナ ミ ク ス を, time breakdown uv resonance ラ マ ン spectrometry を も ち い て 観 し, function 発 institutions now be time の interpret を purpose と す る. は this year, the three-dimensional structure of common を hold ち な が ら, セ ン サ ー だ け で な く different な る function を す in typical な light by let タ ン パ ク qualitative で あ る archaea type ロ ド プ シ ン に つ い て, タ ン パ ク qualitative ダ イ ナ ミ ク ス を tracing し important と test, function に え ら れ る structure - the を adjustable べ た. Type the archaea ロ ド プ シ ン は, レ チ ナ ー ル 発 color 団 の excitation light up に よ り up こ る subjects the 応 に 応 answer し た light サ イ ク ル anti 応 う を line. プ ロ ト ン ポ ン プ タ ン パ ク qualitative で あ る バ ク テ リ オ ロ ド プ シ ン, お よ び light セ ン サ ー タ ン パ ク qualitative で あ る セ ン サ リ ー ロ ド プ シ ン II に つ い て, initial に now れ る anti 応 intermediates (J, K, KL) の タ ン パ ク mass structure を adjustable べ た. こ れ ら の intermediates に お い て type, the archaea ロ ド プ シ ン common の 発 color 団 weeks 辺 に exist す る ト リ プ ト フ ァ ン お よ び チ ロ シ ン residues が の structure - the す る process を 観 measuring す る こ と に successful し た. そ れ ぞ れ の タ ン パ ク qualitative に お け る early ダ イ ナ ミ ク ス で は, に J intermediates に お い て の, structure - process に violations い が み ら れ る こ と が わ か っ た. こ の こ と か ら, anti 応 の early Duan Jie で function を decided to pay け る structure - the が あ る こ と が in stopping さ れ た. This study か ら, uv resonance ラ マ ン spectrometry に よ る early ダ イ ナ ミ ク ス 観 は, タ ン パ ク mass function の 発 institutions now interpret the battle の を bear う こ と が expect さ れ, さ ら に detailed な be 験 research が necessary で あ る こ と が shown さ れ た.

项目成果

光反応中間体におけるイエロープロテインのタンパク質構造:発色団周辺水素結合変化の変異体紫外共鳴ラマン測定による解析

作为光反应中间体的黄色蛋白的蛋白质结构：使用突变型紫外共振拉曼测量分析发色团周围的氢键变化

• 发表时间: 2009
• 作者: H. Takahashi;H. Ohno;R. Kishi;M. Nakano;and N. Matubayasi;水野操;Misao Mizuno;水野操
• 通讯作者: 水野操

Picosecond Time-Resolved Ultraviolet Resonance Raman Spectroscopy of Bacteriorhodopsin : Primary Protein Response to the Phoroisomerizarion of Retinal

细菌视紫红质的皮秒时间分辨紫外共振拉曼光谱：对视网膜荧光异构化的主要蛋白质反应

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Physical Chemistry B 113
• 作者: T. Otomo;H. Iwase;Y. Kameda;N. Matubayasi;K. Itoh;S. Ikeda;and M. Nakahara;Misao Mizuno
• 通讯作者: Misao Mizuno

バクテリオロドプシンの光反応初期過程におけるタンパク質ダイナミクス

细菌视紫红质初始光反应过程中的蛋白质动力学

• 发表时间: 2008
• 作者: S. Morooka;N. Matubayasi;and M. Nakahara;水野操
• 通讯作者: 水野操

タンパク質ダイナミクス観測のための時間分解共鳴ラマン分光計開発

开发用于蛋白质动力学观察的时间分辨共振拉曼光谱仪

• 发表时间: 2009
• 期刊: レーザー研究 37
• 作者: H. Takahashi;H. Ohno;T. Yamauchi;R. Kishi;S. Furukawa;M. Nakano;and N. Matubayasi;水野操
• 通讯作者: 水野操

共鳴効果を利用する生体分子の部位特異的ダイナミクス観測

利用共振效应观察生物分子的位点特异性动力学

• 发表时间: 2008
• 期刊: 分光研究 57
• 作者: H. Takahashi;H. Ohno;R. Kishi;M. Nakano;and N. Matubayasi;水野操
• 通讯作者: 水野操