レチナール光受容からプロトンポンプまでの動的過程

从视网膜感光到质子泵的动态过程

基本信息

批准号：
13024242
负责人：
神取秀樹
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

レチナールは視覚やバクテリアの光合成における鍵物質として、光受容から機能発現への道筋を橋渡しする分子である。本研究では、バクテリオロドプシンをはじめとするロドプシン類の鍵物質であるレチナールに注目し、レチナールの異性化反応がどのように一方向へのプロトンの輸送や情報伝達といった機能をもたらすのか明らかにすることを目指した。平成14年度は、低温偏光赤外分光などを用いた実験的研究により、以下のような研究成果が得られた。バクテリオロドプシンのレチナールシッフ塩基は、異性化反応においても、プロトン移動反応においても重要な役割を演じる。このN-H基がどのような配向をしているかを低温偏光赤外分光法により調べたところ、異性化によって膜に平行に配向することがわかった。シッフ塩基領域にねじれをもった初期中間体の生成は、光エネルギーの取込やその後のプロトン移動過程に重要な役割を演じるものと考えられる。光をエネルギーに変換するバクテリオロドプシンに対して、同じ古細菌ロドプシンでありながらフォボロドプシンは伝達蛋白質を活性化することによって光を情報へと変換する。そして伝達蛋白質が存在しないとプロトンをポンプすることが知られている。そこで、バクテリオロドプシンを対照としたフォボロドプシンの低温赤外分光による構造変化の解析を行った。例えばバクテリオロドプシンとフォボロドプシンの発色団レチナールから5Å以内には25個のアミノ酸が存在するが、そのうち10個が異なっている。その10個をすべてバクテリオロドプシンのものに置換したフォボロドプシンの多重変異体は吸収がバクテリオロドプシンのようにならないことがわかっていた。そこで多重変異体の構造解析を行い、シッフ塩基の水素結合の強さが吸収波長と直接的な相関をもつことを明らかにした。

视网膜是一种分子，它是视觉和细菌光合作用的关键物质，桥接了从光接受到功能表达的路径。在这项研究中，它专注于rodopsin和其他关键物质，例如Bakterio Rodopsin，并阐明了视网膜的异质反应如何提供诸如朝着一个方向运输和传输质子的功能。在2002财年，使用低温极化红外光谱法获得了以下研究结果。 Bastellio Rodopsin的视网膜SHIFU碱基在异性恋和质子运动反应中都起着重要作用。对N-H组通过低温偏振红外分裂方法采取的方向的检查表明，异性恋将与膜平行。人们认为，袖带基本区域中扭曲的早期中间体的产生在光学能量和随后的质子运动过程中起着重要作用。对于将光转化为能量的细菌Rodopsin，相同的古老细菌Rodopsin通过激活传播蛋白来将光转化为信息。如果没有透射蛋白，众所周知，它会泵送质子。因此，与baktiolopopsin相比，我们分析了由于低温红外划分光的结构变化。例如，在细菌rodopsin和fobolopopsin的着色组胎齿中，有25种氨基酸在5Å之内，其中10种不同。已经发现，fobolopoptin的多截骨物体被杆菌蛋白替换为10种，它们不像Bastellio Rodopsin。因此，进行了多裂剂变体的结构分析，并发现袖口碱的氢键强度与吸收波长有直接相关。