時間分解赤外分光法で捉えるバクテリオロドプシン内部の水分子の動態

时间分辨红外光谱捕获细菌视紫红质内部水分子的动态

基本信息

批准号：
20657030
负责人：
神取秀樹
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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/grant/KAKENHI-PROJECT-20657030/
关键词：
生体分子光スイッチレチナール生物物理水素結合

项目摘要

蛋白質の内部結合水の中には単に空間を充填するだけでなく、機能に重要な役割を演ずる水分子の存在が考えられている。我々は、光駆動プロトンポンプ蛋白質であるバクテリオロドプシンに対する精緻な低温赤外分光により、内部結合水の重要なはたらきを明らかにしてきた。本研究では、我々が低温で捉えた実験結果が、蛋白質が実際に機能する室温でも同様に起こるのかどうかを確かめるため、時間分解赤外分光を用いた解析により明らかにすることを目指している。水分子の振動バンドを室温で捉えることはきわめてチャレンジングな実験テーマであるが、ステップスキャン法を用いた時間分解赤外分光計測を最適化することによって、水分子の信号の実時間計測に挑んでいる。初年度において水分子を捉えるための測定系を最適化することを計画していたが、幸い予想以上の進展があり、Biochemistry誌に論文発表することができた。この実験結果によれば、マイクロ秒の領域で過渡的な温度上昇による見かけのスペクトル変化を正確に補正した結果、興味深いことに、L中間体の水は室温と低温で大きく異なっていた一方、M中間体の水は室温と低温でほぼ同じ水素結合構造をしていることがわかった。平成21年度はこの計測をさらに発展させ、過去、最高精度の計測を行った結果、M1,M2という2つのM中間体の構造は、プロトン放出基である水クラスター以外には構造変化は起こらないことを見出した。時間分解赤外分光法以外の計測の結果も含め、11編の原著論文を世に出すことができた。また、8件の招待講演を含む43件の学会発表を行った。

据信，不仅填充空间，而且在功能中起重要作用的水分子的存在。我们通过细菌紫红素（一种轻驱动的质子泵蛋白）来确定内部结合水的重要功能。在这项研究中，我们旨在通过使用时间分辨的红外光谱法阐明我们在低温下捕获的实验结果，以确认我们在低温下捕获的实验结果是否在蛋白质实际功能的室温下同样发生。在室温下捕获水分子的振动带是一个极具挑战性的实验主题，但是通过使用阶梯扫描方法优化时间分辨的红外光谱，我们正在对水分子信号进行实时测量。在第一年，我们计划优化用于捕获水分子的测量系统，但幸运的是，我们能够在生物化学上发表论文。该实验结果表明，由于微秒区域的瞬时温度升高引起的明显光谱变化的准确校正表明，有趣的是，L中间体中的水在室温和低温下在M中间的水中显着差异，而M中间的水在室温和低温下具有相同的氢键结构。在2009年，我们进一步开发了这种测量，并且由于过去的准确度测量最高，我们发现两个M中间体M1和M2的结构除了释放质子释放基团的水簇以外没有进行结构变化。我们能够发表11篇原始论文，其中包括除时间分辨红外光谱法以外的测量结果。此外，还进行了43次会议演讲，其中包括八次受邀讲座。