イオン輸送タンパク質における動的構造変化の解析

离子转运蛋白动态结构变化分析

• 批准号: 08J01572
• 负责人: 柴田 幹大
• 金额: $ 5.76万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J01572/
• 关键词: 生理物理; ナノバイオ; 生体分子; タンパク質; 原子間力顕微鏡; イメージング; 膜タンパク質; プロトンポンプ; 生物物理; 蛋白質

本研究は高速原子間力顕微鏡(高速AFM)を光駆動プロトンポンプタンパク質、バクテリオロドプシン(bR)に適用し、bRが光を受容し機能する際に起こる構造変化を直接観察し、どのような構造変化を起こすのかを明らかにすることが目的である。1.bRは暗状態で570nm程度に極大吸収をもち、光で開始される反応サイクル中に、410nm程度に極大吸収をもつ中間体(M中間体)を生成する。本年度は、緑色の光(532nm)と、青色の光(408nm)を照射することで、高速AFMで観察されたbRの構造変化がどの中間体に由来するのかを明らかにした。最初に,緑色の光照射(532nm)によってbRの構造変化が開始される。この構造変化したbRに冑色の光(408nm)を照射すると、構造が元の状態へ戻る様子が観察された。この結果は観察されたbRの構造変化は光反応サイクル中に生成されるM中間体であるという直接的証拠であると共に、タンパク質表面で起こる大きな構造変化は、タンパク質内部に位置する小さな発色団の異性化状態で決められていると結論できる。2.bRのAsp85をThrやSerに置換したbR変異体D85T,D85SはC^-ポンプになることが知られている。そこで、C^-をポンプするbR変異体D85Sに対して高速AFMを適用し、プロトンとは逆向きに.C^-をポンプする際に起こる構造変化を直接可視化することを試みた。その結果、低C^-濃度下での高速AFM観察により細胞外表面で構造が変化する様子が観察された。C^-結合型の細胞外表面は固い構造をとるように見えるが、非結合型の場合は緩い構造をとるように見える。プロトンポンプタンパク質の場合、プロトンは細胞質から取り込まれ、構造変化は細胞質表面に限られる。一方、C^-ポンプタンパク質の場合、C^-は細胞外から取り込まれ、構造変化は細胞外表面で起こる。イオンを取り込む側と、構造変化する部位には相関があり、これらの結果はイオンポンプタンパク質において、大きな構造変化はイオンを取り込む部位に必要であると結論できる。

This study aims to investigate directly the structural transformation of high speed atomic force microscopy (AFM) for its application to optical motion and optical absorption. 1. bR is the maximum absorption at 570nm in the dark state, the maximum absorption at 410nm in the light state, and the intermediate (M intermediate). This year, green light (532nm) and cyan light (408nm) were irradiated, and high-speed AFM was used to observe the structural transformation of bR and the origin of intermediates. At first, green light irradiation (532nm) caused the structural transformation of bR to begin. The structure of the structure is changed by the color of light (408nm), and the structure of the element is observed. The results show that the structural transformation of bR is the formation of M intermediate in the light reflection system. The direct evidence is that the structural transformation of bR is the formation of M intermediate in the light reflection system. The structural transformation of bR is the formation of M intermediate in the light reflection system. 2. Asp85 of bR is replaced by D85T,D85S of bR. The D85S is suitable for high speed AFM. The D85S is suitable for high speed AFM. The D85S is suitable for high speed AFM The results showed that high-speed AFM observation at low C^-concentrations resulted in structural changes on the outer surface of cells. C^-Bonded type of cell outer surface structure In case of cytoplasm, cytoplasm and structure change, cytoplasm and surface change are limited. A square, C ^-p p For example, if you want to change your position, you can change your position.

项目成果

50周年記念シンポジウム

50周年纪念研讨会

• 发表时间: 2010
• 作者: S.Kawaguchi;et al.;柴田幹大;柴田幹大
• 通讯作者: 柴田幹大

Role of Proline Residue in pharaonis Halorhodopsin : An FTIR Study

脯氨酸残基在法老蜥盐视紫红质中的作用：一项 FTIR 研究

• 发表时间: 2008
• 作者: S.Kawaguchi;et al.;柴田幹大;柴田幹大;Mikihiro Shibata
• 通讯作者: Mikihiro Shibata

Low-frequency dynamics of biological molecules studied by terahertz time-domain spectroscopy

• DOI: 10.1155/2010/536453
• 发表时间: 2010-01-01
• 期刊: SPECTROSCOPY-AN INTERNATIONAL JOURNAL
• 作者: Kawaguchi, Shintaro;Kambara, Ohki;Tominaga, Keisuke
• 通讯作者: Tominaga, Keisuke

クロライドイオンをボンプするバクテリオロドプシン変異体の高速AFM観察

泵送氯离子的细菌视紫红质突变体的高速 AFM 观察

• 发表时间: 2010
• 作者: S.Kawaguchi;et al.;柴田幹大
• 通讯作者: 柴田幹大