ロドプシン基底関数の理解と利用

了解和使用视紫红质基函数

基本信息

批准号：
21H02446
负责人：
須藤雄気
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ロドプシンは、多様な生物に存在する光受容膜タンパク質の総称で、生命における光依存的機能を司るとともに、人為的な光操作（オプトジェネティクス）分子として利用されている。本研究は、ロドプシンとは何か？という根源的な問いに答えるため、「ロドプシン基底関数（x1a1 + x2a2 + … xiai）の理解と利用」を目的としている。本年度は、昨年度に引き続き、これまでに培ってきた技術（生物物理学，遺伝子工学，タンパク質科学，分光学，光遺伝学，生化学，神経科学，細胞生物学）と人的資源（研究協力者）を総動員し、「①探索、②解析、③操作」の3項目の研究に取り組んだ。具体的には、数百種類の未解析ロドプシンの発現・精製（①探索）と精密解析（②解析）を行い、既知情報とあわせて、ロドプシン間の機能や物性を定量的かつ様々な観点から比較した。これにより、基底ベクトル：x1, x2, … xi を算出し、ロドプシンを定義する素因子を明らかにした【例：x1 = 波長、x2 = 機能、x3 = 発色団、.... 】（理解）。ここでは、係数を表す a1, a2, …ai もあわせて算出した。以上より、ロドプシンとは何かの理解と分類に大きな進展がみられた。また、あわせてロドプシンの拡張要素を炙り出すことに成功し、その情報からロドプシン分子の合理的分子設計と新奇光操作ツール開発および開発したツールによる生命機能の光操作を実現した（③操作）【例：a1 = 青・緑・赤（色パレット）、a2 = イオン輸送・走光性能、a3 = レチナール＋第二発色団カロテノイド、.... 】（利用）。

Rhodopsin是在多种生物中存在的光感受器膜蛋白的一般术语，被用作人工光含量（光遗传学）分子，该分子控制着生命中的光依赖性功能。这项研究解释了什么是视紫红质？为了回答这个基本问题，目的是“理解和使用视紫红质基函数（x1a1 + x2a2 + ... xiai）”。今年，在去年之后，我们动员了迄今为止我们已经培养的所有技术（生物物理学，基因工程，蛋白质科学，光谱，光遗传学，生物化学，神经科学，细胞生物学）和人力资源（研究合作者）（研究合作者），并从事三个研究主题：1。勘探，2。分析，3。运营。具体而言，进行了数百个未分析的视紫红蛋白（1）和精确分析（2）的表达和纯化，并从各个角度进行了数量比较的视紫红蛋白的功能和物理特性。这计算了基础向量：x1，x2，... xi，并揭示了定义视紫红质的诱发因子[示例：x1 =波长，x2 =函数，x3 =发色光团，....]（理解）。在这里，还计算了系数A1，A2，... AI。从以上，在理解和分类的视紫红质方面取得了重大进展。 In addition, we also managed to illuminate the expansion elements of rhodopsin, and from this information we achieved rational molecular design of rhodopsin molecules, development of novel light manipulation tools, and photomanipulation of life functions using the tools developed (③Operation) [Examples: a1 = blue, green, red (color palette), a2 = ion transport and phototactic performance, a3 = retinal + second chromophore类胡萝卜素，...]（用法）。

项目成果

期刊论文数量（72）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Identification of a Functionally Efficient and Thermally Stable Outward Sodium-Pumping Rhodopsin (<i>Be</i>NaR) from a Thermophilic Bacterium

从嗜热细菌中鉴定功能高效且热稳定的外向钠泵视紫红质 (<i>Be</i>NaR)

DOI：
10.1248/cpb.c22-00774
发表时间：
2023
期刊：
Chemical and Pharmaceutical Bulletin
影响因子：
1.7
作者：
Kurihara Marie;Thiel Vera;Takahashi Hirona;Kojima Keiichi;Ward David M.;Bryant Donald A.;Sakai Makoto;Yoshizawa Susumu;Sudo Yuki
通讯作者：
Sudo Yuki

バイオマスを２倍にする新技術：ロドプシンを用いた緑藻クラミドモナスの生育制御

生物量加倍的新技术：利用视紫红质控制绿藻衣藻的生长

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
クリーンエネルギー
影响因子：
0
作者：
小島慧一;長瀬友里恵;田村丞;須藤雄気
通讯作者：
須藤雄気

An optogenetic assay method for electrogenic transporters using Escherichia coli co‐expressing light‐driven proton pump

DOI：
10.1002/pro.4154
发表时间：
2021-07
期刊：
Protein Science
影响因子：
8
作者：
M. Hayashi;Keiichi Kojima;Y. Sudo;A. Yamashita
通讯作者：
M. Hayashi;Keiichi Kojima;Y. Sudo;A. Yamashita

光をくすりに～光でがん細胞を自滅させる新しいがん治療法への期待

使用光作为药物——对利用光自毁癌细胞的新癌症治疗方法的期望

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
MDB技術予測レポート
影响因子：
0
作者：
須藤雄気;小島慧一
通讯作者：
小島慧一

『光がくすりになる！？』

“光会让你生病！

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Bilal M;Nawaz A;Kado T;Rahil Aslam M;Igarashi Y;Nishimura A;Watanabe A;Kuwano T;Liu J;Miwa H;Era T;Ikuta K;Imura J;Yagi K;Nakagawa T;Fujisaka S;Tobe K.;須藤雄気
通讯作者：
須藤雄気