光照射NMR技術でタンパク質の光中間体構造を解明
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横浜国立大学は7月4日、内藤晶氏（同大名誉教授）、川村出氏（同大准教授）、上田一義氏（同大教授）、槇野義輝種類（同大博士）、須藤雄気氏（岡山大学教授）、和田昭盛氏（神戸薬科大学教授）、沖津貴志氏（同講師）、加茂直樹氏（北海道大学名誉教授）らの研究グループによって、『光照射型-固体核磁気共鳴分光（NMR）装置』を用いて、「フォボロドプシン（ロドプシンタンパク質のひとつ）」が光吸収後に生成する複数の「レチナール（光中間体）」の構造を解明したことを発表した。
同研究成果は「Biophysical Journal」に掲載されている。
フォボロドプシンが生成する「レチナール」に注目
ロドプシンタンパク質は、生物が光を利用するために重要なタンパク質。そのため、哺乳類の網膜や微生物の細胞膜など、あらゆる生物が保持している。
このロドプシンタンパク質は、「レチナール」と呼ばれる化学物質（発色団）を必ず有する。通常、光中間体であるレチナールには光を吸収する性質があるため、レチナールの構造が変化する「光異性化反応」が起きる。
近年、このロドプシンタンパク質は様々な研究分野で注目を集めており、ロドプシンが機能を発現する過程で次々と現れるレチノールの構造から、ロドプシンの仕組みを解明することが望まれていた。
『光照射固体NMR技術』によるレチナールの検出
同研究グループでは、分子構造を原子レベルで観測できる『固体核磁気共鳴分光（NMR）法』を用いることによるレチナールの検出を試み、『光照射固体NMR』の開発とその改良を重ねてきた。
この『光照射固体NMR技術』は、マジック角回転法（高分解能なNMR信号を得る）が利用される固体NMRに光照射を組み合わせ、試料に対して高い効率で光をあてることを可能にしたもの。
検出が難しいと考えられていたN’中間体を解明
今回、同研究グループは、フォボロドプシン（微生物型ロドプシンのひとつ）にレチナール（13C安定同位体標識）を組み込み、いくつかの光中間体のレチナールの構造を光照射型NMRによる実験データから解明した。
その結果、フォボロドプシンの大きな構造変化を引き起こすことが予測されるM中間体とO中間体に加えて、今回新たに、これまで検出が難しいと考えられていた『N’中間体』の解明に成功。
『N’中間体』は、各中間体を結ぶもので、光可視吸収スペクトルだけでは完全な区別は難しかった。今回の研究成果から、今後は、レチナールを取り囲むフォボロドプシンのダイナミックな構造変化を捉えることが期待される。
また、同研究グループでは、あらゆる生物が持つロドプシンへの適用も可能になることで、生物がロドプシンを通じて、光を利用する仕組みの解明につながるとしている。
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