低温および時間分解赤外分光によるロドプシンの構造変化の研究

低温时间分辨红外光谱研究视紫红质的结构变化

基本信息

批准号：
20050015
负责人：
神取秀樹
金额：
$ 1.34万
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

4種類の古細菌ロドプシンは、光駆動ポンプとして光をエネルギーに変換するか、光センサーとして光を情報に変換する。共通の構造基盤をもとに、進化の過程でそれぞれの機能のため最適化されたものと考えられる。本研究では、4種類の古細菌ロドプシンが機能するメカニズムを構造的基盤のもとに理解する。このため、我々が世界をリードする低温赤外分光法、生理的な温度での測定が可能なステップスキャン時間分解赤外分光法、水溶液中での測定が可能な全反射赤外分光法などを用いた分光解析を行ったところ、以下のような成果が得られた。ステップスキャン時間分解赤外分光をバクテリオロドプシン(BR)の内部結合水に対して適用し、室温での水の水素結合変化が低温のものと同じかどうか、比較検討したところ、中間体に応じて温度依存性が異なる結果を得た。さらに、クロライドポンプとして機能するハロロドプシン(HR)の初期反応を時間分解過渡吸収分光を用いたハライド依存性測定により明らかにした。一方、光を情報へと変換する正の走光性センサーであるセンサリーロドプシンI(SRI)は試料調製の条件が困難であることから他のロドプシンと比較して研究が進んでいなかったが、測定条件を最適化した結果pH依存的な構造変化を明らかにした。負の走光性センサーであるセンサリーロドプシンII(SRII)については全反射分光法の解析を行う。SRIIについては、光励起直後に観測される蛋白質の構造変化を詳細にモニターし、光を蛋白質内部に取り込むためのメカニズムを明らかにした。

四种类型的古细风蛋白要么将光转换为轻型泵的能量，要么将光转换为光传感器，以将光转换为信息。基于共同的结构基础，人们认为它们在进化过程中针对每个功能进行了优化。在这项研究中，我们将理解四种基于结构基础的四种类型的古紫红质功能的机制。因此，我们使用世界领先的低温红外光谱，步骤扫描的时间分辨的红外光谱进行了光谱分析，允许在生理温度下进行测量，并允许在水性溶液中测量的总反射红外光谱谱，并允许在水上溶液中进行测量，并允许在水平溶液中进行测量和遵循的结果。将阶梯扫描时间分辨的红外光谱应用于细菌紫红素（BR）的内部结合水，并在比较和检查室温下水的氢键变化与低温下的水时，结果表明，温度依赖性根据中间体而有所不同。此外，使用时间分辨的瞬时吸收光谱法阐明了甲莫汀（HR）的初始反应（HR）作为氯化物泵的作用。另一方面，与其他视紫红蛋白相比，尚未研究一种将光转换为信息的正效传感器的感觉视紫红质I（SRI），因为制备样品的条件很困难，但是测量条件的优化揭示了pH依赖性的结构变化。对负光疗法传感器Rhopopsin II（SRII）进行总反射光谱分析。关于SRII，我们详细监测了光激发后立即观察到的蛋白质的结构变化，并揭示了将光纳入蛋白质的机制。