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博士論文

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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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

国立国会図書館永続的識別子
info:ndljp/pid/11063811
資料種別
博士論文
著者
長谷見, 崇俊
出版者
Hokkaido University
授与年月日
2017-03-23
資料形態
デジタル
ページ数・大きさ等
-
授与機関名・学位
北海道大学,Hokkaido University,博士(生命科学)
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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)

資料詳細

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-pump...

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  • 2026-01-09 再収集

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書誌情報

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デジタル

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)
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)
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

デジタル

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.
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
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