これまでにない水素イオン輸送メカニズムを解明―手順を入れ替えて逆方向へ水素イオンを輸送するタンパク質―
大阪大学大学院理学研究科の大学院生の林航平さん（博士前期課程）、水野操助教、水谷泰久教授の研究グループは、名古屋工業大学大学院工学研究科神取秀樹教授と共同で、光エネルギーを使ってプロトン（水素イオン）を輸送するタンパク質の新たなメカニズムを明らかにしました。
生物の体の中では、膜を挟んだプロトン濃度差を利用してエネルギー変換や物質輸送が行われています。このプロトン濃度差は、プロトンを能動的に輸送するタンパク質によって作られていて、それらはプロトンポンプと呼ばれています。一部の微生物から、光エネルギーを利用したプロトンポンプが見つかっていて、これらは細胞の内側から外側へプロトンを輸送する、外向きプロトンポンプであることがわかっています。最近、立体構造は類似していながら、従来のタンパク質とは逆向き、つまり内向きにプロトンを輸送するタンパク質が発見され注目を集めています。しかし、逆向きのプロトン輸送のメカニズムは解明されていませんでした。
今回、水谷教授らの研究グループは、内向きプロトンポンプの一種であるシゾロドプシン4（図）について、時間分解共鳴ラマン分光法を用いて、タンパク質中に含まれるレチナール発色団の構造変化を観測しました。その結果、従来のタンパク質の場合に比べて、構造変化の順序が入れ替わっており、そのために逆方向にプロトンを輸送できることを解明しました。このメカニズムは、これまでにわかっているプロトン輸送メカニズムのどれでもありませんでした。これにより、プロトン輸送原理の理解が進むことが期待されます。
本研究成果は、ドイツ科学誌「Angewandte Chemie International Edition」に、7月8日（金）に公開されました。
これまでにないメカニズムでプロトンを輸送するタンパク質シゾロドプシン4。中央に示しているのは、本研究で明らかになったレチナール発色団の構造。
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〈共同リリース機関HP〉
本件に関する問い合わせ先
大阪大学大学院理学研究科化学専攻
教授 水谷 泰久（みずたに やすひさ）
TEL：06-6850-5776 FAX: 06-6850-5776
E-mail: mztn@chem.sci.osaka-u.ac.jp