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赤外分光法によるロドプシンの情報伝達機構の解析

红外光谱分析视紫红质的信息传递机制

基本信息

批准号：
07J11731
负责人：
川鍋陽
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では光センサーと考えられているAnabaena sensory rhodopsin (ASR)を対象にして、ロドプシンが機能を発現するための構造変化の解析および、新規機能の開発を目的としている。さらに、ASRではないが類似のタンパク質を対象にNative状態での機能測定にも挑戦した。本年度の研究成果の概要を以下に記述する。1.新規機能の開発にあたって、もともとプロトンポンプ活性がないと報告されているASRをもとに、外向きのプロトンポンプ機能を持たせようと試みたが、未だに実現していない。しかし、研究の過程で驚くべきことに細胞質側膜表面付近の、Asp217をGluに置換することで、ASRは通常とは逆の内向きのプロトン輸送を実現した。この成果は化学誌の最高峰であるJACS誌に掲載され、神経生理学や薬などへの応用が期待されている。また、発展形として、よりプロトン輸送活性が高いタンパク質の開発を試みた。注目したのはプロトンの輸送経路上に存在するSer214である。この残基をAspに置換したところ、狙い通りプロトン輸送活性が大きく上昇した。これは応用研究への活用の幅が広がる結果であると考えている。2.これまでの古細菌以外から発見されたロドプシンの研究では、大腸菌で発現させて機能を評価しているため、in situで実際に機能しているのか不明であった。そこで私は、東京大学海洋研究所の木暮教授吉澤博士との共同研究で10年ほど前に発見されて、広く知られているProteorhodopsin(PR)を対象にin situでの機能解析を行った。その結果、Nativeの海洋性細菌において光駆動プロトンポンプとしてPRがはたらいていることを確認した。これは、海に広く存在する海洋性細菌の光利用のエネルギー産生において、クロロフィルの光合成系ではなくレチナールタンパク質を利用していることを示唆している。これまでレチナールタンパク質をエネルギー産生に活用しているのはごく少数の古細菌のみと考えられてきたが、今回の成果はこれまでの常識を覆す可能性がある。

This study aims to analyze the structural transformation of Anabaena sensor rhodopsin (ASR) and to develop new functions. For example, ASR can be used to measure the function of image Native. A summary of the research results of this year is described below. 1. The new function is open, open, and active. The new function is open, open, and active. In the process of research, the cytoplasmic membrane surface is close to Asp217 and Glu is replaced by ASR, which is usually reverse to the inward transport. The results of this study were revealed in the JACS journal, and were expected to be published in the neurophysiology journal. For example, the development of a new type of transport activity, the development of a new type of transport activity, and the development of a new type of transport activity. Ser214 exists on the transport route. This residue is replaced by a large amount of Asp, and the transport activity is increased. The results of this study are as follows: 2. The research on the development of bacteria other than archaea and the development of E. coli are not clear. A 10-year-old researcher, Dr. Yoshizawa, Professor of Marine Research at the University of Tokyo, has been working on the functional analysis of Proteorhodopsin(PR). The result is that the Native marine bacteria can be identified by photo-detection. The photosynthetic system of marine bacteria, which exist in the sea, can be used for the production and utilization of light. The results of this study suggest that there is a possibility that some of the archaea may be used in the production and utilization of these materials.