イオン輸送タンパク質のイオン輸送方向を決定する因子の解明：一方向性の理解と制御

阐明离子转运蛋白决定离子转运方向的因素：理解和控制单向性

• 批准号: 22KJ2222
• 负责人: 潤井 泰斗
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2222/
• 关键词: ロドプシン; 共鳴ラマン分光法; イオンポンプ; プロトン移動

タンパク質の機能と構造の関係を知ることは、これまでにはない機能を持つタンパク質の創成につながる。我々は、外向きと内向きのプロトンポンプの構造変化を明らかにし、比較することで、プロトンの輸送方向が決定される要因を明らかにする。2019年に新しい内向きプロトンポンプのグループであるシゾロドプシンが発見された。我々は、7種類のシゾロドプシンの発色団構造の変化を、時間分解共鳴ラマン分光法を用いて明らかにした。測定の結果から、7種のシゾロドプシンで二種類のＭ中間体が観測された。早い時間帯に現れるＭ中間体は、これまでの微生物型ロドプシンと同様に、脱プロトン化状態で13-cis構造であることが分かった。一方で、遅い時間帯に現れる中間体は、脱プロトン化状態でall-trans構造をとることが明らかになった。このことは、レチナール発色団の再異性化がシッフ塩基の再プロトン化前に起こることを意味している。再プロトン化前に再異性化が起こることによって、シッフ塩基の孤立電子対の向きを細胞の外側に向けている。これにより、細胞外側からプロトンを受け取りやすくしている。このように、再プロトン化前の再異性化は、内向きのプロトン輸送に重要な構造変化であることが分かった。また、この構造変化はこれまでの微生物型ロドプシンでは観測されない、シゾロドプシンに特徴的な構造変化であった。得られた結果をもとに、7種のシゾロドプシンのアミノ酸残基を比較し、発色団の再プロトン化前の再異性化を引き起こすアミノ酸残基を推測した。比較の結果から、5つのアミノ酸残基が再プロトン化前の再異性化を引き起こすと考えられた。

知道蛋白质功能与结构之间的关系会导致蛋白质与以前从未见过的功能创造。我们揭示并比较了向外和内向质子泵的结构变化，以揭示决定质子​​转运方向的因素。 2019年，发现了一组新的外观质子泵Schizorhopopsin。我们使用时间分辨共振拉曼光谱法确定了七个精神分未op脚蛋白的发色团结构的变化。从测量结果中，观察到了两种类型的M中间体，七种类型的静脉淡化剂。发现该时期早期出现的M中间体在去质子化状态下具有13-CIS结构，类似于先前的微生物滴定素。另一方面，已经揭示出在后期出现的中间体采用了去质子化状态的全型结构。这意味着在席夫碱基础重新化之前发生了视网膜发色团的重新分散化。重新异构化发生在重新定位之前，该重点指导单元的孤独基碱基对外。这使得从单元外接收质子变得更容易。因此，发现重新定位之前的重新异构化是内向质子转运的关键结构变化。此外，这种结构变化是静脉淡化蛋白的特征性结构变化，而先前的微生物型动蛋白没有观察到。根据获得的结果，比较了七个静脉淡化蛋白的氨基酸残基，并在推断出发色团之前引起重新异构化的氨基酸残基。比较结果表明，五个氨基酸残基在重新定位前会导致重新异构化。