光受容タンパク質によるエネルギー変換機構
「1. はじめに」光生物学という学問が始まったとき, 光エネルギー変換といえば光合成, 光情報変換といえば視覚であった. 光合成はクロロフィルのエネルギー移動や電子移動によって反応をスタートさせ, 最終的に炭水化物を合成する. 視覚はレチナールの光異性化反応によってタンパク質の構造変化をスタートさせ, Gタンパク質を活性化することで細胞内情報伝達が起こる. しかしながら, このようなシンプルな図式は新たな光受容タンパク質の発見により修正を余儀なくされて現在に至っている. 1971年にレチナールを持ったロドプシンが古細菌に見つかり, 最初は光情報変換を行うと考えられたこのタンパク質(バクテリオロ...
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| Published in | 生物物理 Vol. 55; no. 6; pp. 291 - 298 |
|---|---|
| Main Author | |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
| Published |
一般社団法人 日本生物物理学会
2015
日本生物物理学会 |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 0582-4052 1347-4219 |
| DOI | 10.2142/biophys.55.291 |
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| Abstract | 「1. はじめに」光生物学という学問が始まったとき, 光エネルギー変換といえば光合成, 光情報変換といえば視覚であった. 光合成はクロロフィルのエネルギー移動や電子移動によって反応をスタートさせ, 最終的に炭水化物を合成する. 視覚はレチナールの光異性化反応によってタンパク質の構造変化をスタートさせ, Gタンパク質を活性化することで細胞内情報伝達が起こる. しかしながら, このようなシンプルな図式は新たな光受容タンパク質の発見により修正を余儀なくされて現在に至っている. 1971年にレチナールを持ったロドプシンが古細菌に見つかり, 最初は光情報変換を行うと考えられたこのタンパク質(バクテリオロドプシンBR)の機能は光駆動プロトンポンプであることが明らかになった. ATP合成をもたらすプロトン濃度勾配の生成は光エネルギー変換である. 一方, 光合成の反応に関わるタンパク質群も, 様々な制御を行うことで光情報変換に関わることがわかってきた. |
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| AbstractList | 「1. はじめに」光生物学という学問が始まったとき, 光エネルギー変換といえば光合成, 光情報変換といえば視覚であった. 光合成はクロロフィルのエネルギー移動や電子移動によって反応をスタートさせ, 最終的に炭水化物を合成する. 視覚はレチナールの光異性化反応によってタンパク質の構造変化をスタートさせ, Gタンパク質を活性化することで細胞内情報伝達が起こる. しかしながら, このようなシンプルな図式は新たな光受容タンパク質の発見により修正を余儀なくされて現在に至っている. 1971年にレチナールを持ったロドプシンが古細菌に見つかり, 最初は光情報変換を行うと考えられたこのタンパク質(バクテリオロドプシンBR)の機能は光駆動プロトンポンプであることが明らかになった. ATP合成をもたらすプロトン濃度勾配の生成は光エネルギー変換である. 一方, 光合成の反応に関わるタンパク質群も, 様々な制御を行うことで光情報変換に関わることがわかってきた. |
| Author | 神取, 秀樹 |
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| Copyright | 2015 by THE BIOPHYSICAL SOCIETY OF JAPAN |
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| CorporateAuthor | 名古屋工業大学大学院工学研究科 オプトバイオテクノロジー研究センター |
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| DOI | 10.2142/biophys.55.291 |
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| Discipline | Biology |
| EISSN | 1347-4219 |
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| ISSN | 0582-4052 |
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| Issue | 6 |
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| Publisher | 一般社団法人 日本生物物理学会 日本生物物理学会 |
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| References | 27) 加藤英明,濡木 理 (2013) 生物物理53, 246-249. DOI: 10.2142/biophys.53.246. 8) 神取秀樹,七田芳則 (2000) V-3.ロドプシンの超高速ダイナミクス(山内 薫,寺嶋正秀編),超高速化学ダイナミクス,学会出版センター,東京 13) 竹田一旗,三木邦夫 (2015) 生物物理55, 73-76. DOI: 10.2142/Biophys.55.073. 15) 神山 勉 (2010) 生物物理50, 222-227. DOI: 10.2142/biophys.50.222. 22) Matsuno-Yagi, A., Mukohata, Y. (1977) Biochim. Biophys. Res. Commun. 78, 237-243. DOI: 10.1016/0006-291X(77)91245-1. 11) 平田 肇 (2000) 序章.イオンポンプとトランスポーター(茂木立志,平田 肇編),ポンプとトランスポーター,共立出版,東京 20) de Grotthuss, C. J. T. (1806) Ann. Chim. LVIII, 54-74. 24) Muroda, K. et al. (2012) Biochemistry 51, 4677-4684. DOI: 10.1021/bi300485r. 4) Sancar, A., Rupert, C. S. (1978) Gene 4, 295-308. DOI: 10.1016/0378-1119(78)90047-1. 17) 神取秀樹 (2000) 15.バクテリオロドプシン―地上最小のイオンポンプ(吉田賢右,茂木立志編),生体膜のエネルギー装置,共立出版,東京 14) Ernst, O. P. et al. (2014) Chem. Rev. 114, 126-163. DOI: 10.1021/cr4003769. 30) Yawo, H. et al., eds. (2015) Optogenetics: Light-Sensing Proteins and Their Applications, Springer, Tokyo. DOI: 10.1007/978-4-431-55516-2. 7) 熊崎茂一,吉原經太郎 (2000) V-1.光合成初期反応過程の超高速分光による解明(山内 薫,寺嶋正秀編),超高速化学ダイナミクス,学会出版センター,東京 1) 三室 守 (2008) 生物物理48, 88-96. DOI: 10.2142/biophys.48.088. 6) 岩田達也,神取秀樹 (2014) 生物物理54, 262-264. DOI: 10.2142/biophys.54.262. 29) オプトジェネティクス (2013) NTS出版,東京 18) Luecke, H. (2000) Biochim. Biophys. Acta 1460, 133-156. DOI: 10.1016/S0005-2728(00)00135-3. 19) Facciotti, M. T. et al. (2004) FEBS Lett. 564, 301-306. DOI: 10.1016/S0014-5793(04)00208-X. 10) 向畑恭男 (2000) 1.膜エネルギー装置の研究の展開(吉田賢右,茂木立志編),生体膜のエネルギー装置,共立出版,東京 21) Béjà, O. et al. (2000) Science 289, 1902-1906. DOI: 10.1126/science.289.5486.1902. 12) 野沢庸則 (2000) 2-1.光合成反応中心―電子の源流(垣谷俊昭,三室 守編),電子と生命,共立出版,東京 9) 垣谷俊昭 (2000) 5.生体エネルギー変換の戦略(垣谷俊昭,美宅成樹編),生体とエネルギーの物理,裳華房,東京 16) Shibata, M. et al. (2010) Nat. Nanotech. 5, 208-212. DOI: 10.1038/nnano.2010.7. 25) Inoue, K. et al. (2013) Nat. Commun. 4, 1678. DOI: 10.1038/ncomms2689. 28) Boyden, E. S. et al. (2005) Nat. Neurosci. 8, 1263-1268. DOI: 10.1038/nn1525. 5) Todo, T. et al. (1993) Nature 361, 371-374. DOI: 10.1038/361371a0. 23) Sasaki, J. et al. (1995) Science 269, 73-75. DOI: 10.1126/science.7604281. 2) 寺北明久,七田芳則 (2005) 生物物理45, 302-307. DOI: 10.2142/biophys.45.302. 26) Kato, H. E. et al. (2015) Nature 521, 48-53. DOI: 10.1038/nature14322. 3) Oesterhelt, D., Stoeckenius, W. (1971) Nat. New Biol. 233, 149-152. DOI: 10.1038/newbio233149a0. |
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| SourceID | medicalonline jstage |
| SourceType | Publisher |
| StartPage | 291 |
| Title | 光受容タンパク質によるエネルギー変換機構 |
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| ispartofPNX | 生物物理, 2015, Vol.55(6), pp.291-298 |
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