シアノバクテリアに由来する新規ロドプシンの機能解析
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2026-01-09 再収集
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書誌情報
この資料の詳細や典拠(同じ主題の資料を指すキーワード、著者名)等を確認できます。
- 資料種別
- 博士論文
- 著者・編者
- 長谷見, 崇俊
- 著者標目
- 出版年月日等
- 2017-03-23
- 出版年(W3CDTF)
- 2017-03-23
- 並列タイトル等
- Functional analysis of a novel cyanobacterial rhodopsin
- 寄与者
- 出村, 誠金城, 政孝菊川, 峰志
- 授与機関名
- 北海道大学Hokkaido University
- 授与年月日
- 2017-03-23
- 授与年月日(W3CDTF)
- 2017-03-23
- 報告番号
- 甲第12725号
- 学位
- 博士(生命科学)
- 本文の言語コード
- eng
- NDC
- 対象利用者
- 一般
- 一般注記
- 出版タイプ: VoR(主査) 教授 出村 誠, 教授 金城 政孝, 講師 菊川 峰志生命科学院(生命科学専攻)
- DOI
- 10.14943/doctoral.k12725
- 国立国会図書館永続的識別子
- info:ndljp/pid/11063811
- コレクション(共通)
- コレクション(障害者向け資料:レベル1)
- コレクション(個別)
- 国立国会図書館デジタルコレクション > デジタル化資料 > 博士論文
- 収集根拠
- 博士論文(自動収集)
- 記録形式(IMT)
- PDF
- オンライン閲覧公開範囲
- 国立国会図書館内限定公開
- デジタル化資料送信
- 図書館・個人送信対象外
- 遠隔複写可否(NDL)
- 可
- 連携機関・データベース
- 国立国会図書館 : 国立国会図書館デジタルコレクション
- 要約等
- Microbial rhodopsins are widely distributed in many microorganisms and act as light-driven ion pumps, light sensors and light-gated channels. Ion-pumping rhodopsins are classified into three categories: outward proton (H+) and sodium (Na+) pumps and an inward chloride ion (Cl-) pump. After 1999, advances in genome sequencing techniques led to the discovery of novel rhodopsins in various microbes. Recently, I discovered a novel cyanobacterial rhodopsin group that is distinct from other microbial rhodopsins. In part 1 of this thesis, I performed functional characterization of the microbial halorhodopsin (MrHR) from the cyanobacterium Mastigocladopsis repens and its functional conversion to a H+ pump. MrHR has the characteristic residues of a Cl- and H+ pump. Photo-induced ion transport activity measurement revealed that MrHR acts as inward Cl- -pump. The transportable anions are severely restricted to only Cl- and Br-. MrHR bind Cl- near the protonated Schiff base (PSB) to same extent as that of Natronomonas pharaonis halorhodopsin (NpHR). The Cl- transporting photocycle of MrHR is slower than that of other Cl- pumps. Through replacement of the 74th threonine with aspartic acid, MrHR was converted to an outward proton pump. The overall photocycle of T74D resembles that of natural H+ pumps but is prolonged. These results suggest MrHR evolved from a proton pump but not a mature Cl- pump. In part 2 of this thesis, I investigated the photoreactions of MrHR and its mutants. Comparison of the photocycle for transportable (Cl-) and untransportable (I-) anions revealed that the Cl- transfer from the extracellular side to the cytoplasmic side occurs during the L-to-N+O transition. However, the sequence of Cl- release and uptake could not be determined due to the lack of an equilibrium state of the Cl- concentration. The results of Cl- -induced spectral changes showed that R71, T74, S78, and E182 are important for Cl- binding in the dark state. Spectroscopic studies and H+ transfer reaction measurement suggest that Asp-200 protonates during the unphotolyzed state and deprotonates during L-to-N+O transition. The results of ion-transporting measurement suggest the deprotonation of Asp-200 is necessary to transport Cl-. In contrast to this protonation during the dark state and deprotonation during the light state, other Cl- pumping rhodopsins maintain the deprotonation of the corresponding aspartic acid in both the dark and light states. This difference might be attributed to the optimization for Cl- pumping. This study presents the characteristics of a novel chloride-pumping rhodopsin. My findings might be helpful for understanding the functional diversity of microbial rhodopsins and elucidating the mechanism for selecting transportable ions.
- DOI
- 10.14943/doctoral.k12725
- 記録形式(IMT)
- application/pdf
- 一次資料へのリンクURL
- Takatoshi_Hasemi.pdf (fulltext)
- オンライン閲覧公開範囲
- インターネット公開
- 参照(URI)
- HDL
- 連携機関・データベース
- 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース(IRDB)(機関リポジトリ)
- 提供元機関・データベース
- 北海道大学 : 北海道大学学術成果コレクション