レーザーを用いた 膜タンパク質の解析

近年の生命科学は、生物学のみならず化学、物理学、情報科学など多様な学術分野が融合した新しい研究分野として発展しています。生物の設計図であるゲノムが次々と読み解かれていく中、生体中で様々な働きを担うナノマシンであるタンパク質の機能や構造が、研究の主要な対象になっています。特に、細胞や細胞内小器官の膜上に存在し、エネルギー生産や情報伝達など重要な機能を担う膜タンパク質の研究は、生命現象の解明に加えて、創薬研究のためにも、ますますその重要性を増しています。
　私たちは、分子のレベルで、膜タンパク質の形や働きを理解し、生命現象を解明することを目指し、「光」を用いた計測手法を主体とした物理化学と呼ばれる分野の考え方や方法を用いて研究を進めています。
　実は、膜タンパク質は重要な研究対象であるにもかかわらず、複雑な複合体であり、また実験上の取り扱いが困難なことが多いため、未解決の問題がまだまだたくさんあります。膜タンパク質の研究を発展させるための基盤となる新しい分子や方法を開発し、創薬の研究につなげることが私たちの目標です。

研究室についてSTUDENT
研究室のレーザーを用いた実験の様子
研究室の学生部屋の様子
教授 園山 正史 SONOYAMA masashi
研究キーワード 部分フッ素化リン脂質、PFAS、脂質、微生物ロドプシン、脂肪酸結合タンパク質、脂質−タンパク質相互作用、レーザーフラッシュホトリシス
研究分野 物理化学生体分子化学構造生物化学生物物理学
主な研究テーマ
  • 新規部分フッ素化リン脂質の開発と膜タンパク質への応用に関する研究
  • 微生物ロドプシンの構造形成・機能発現機構の解明に関する研究
  • 脂肪酸結合タンパク質のリガンド結合親和性に関する研究
研究概要

主として、物理化学的な計測法を用いて、タンパク質と脂質の相互作用の観点から、タンパク質が関わる生命現象を分子レベルで解明することを目指した研究を行っている。
研究室オリジナルの研究としては、膜タンパク質の構造・機能解析に資する新規「部分フッ素化リン脂質」を開発し、その物理化学的性質や構造を詳細に調べるとともに、膜タンパク質研究における有用性を探るためにモデル膜タンパク質を用いた再構成実験を展開している。
　また、近年地球上に遍在することがわかってきた微生物ロドプシンの構造形成・機能発現機構に関する生物物理学的研究も、膜タンパク質の機能場となる脂質膜と相互作用との観点から進めている。
　さらに、種々の疾病に関わることが知られている脂肪酸のトランスポーターである脂肪酸結合タンパク質群のリガンド結合特性を網羅的に解析し、脂質代謝研究の基盤となるリガンド認識機構の解明を目指した研究も行っている。
提供できる技術 ・応用分野
  • レーザーフラッシュホトリシス
  • 円二色性測定
  • 脂質分子の物理化学（膜構造・物性）
主要な所属学会

日本化学会，日本生物物理学会，蛋白質科学会，日本生化学会
論文
  • Comparison of functionality and structural stability of bacteriorhodopsin reconstituted in partially fluorinated dimyristoylphosphatidylcholine liposomes with different perfluoroalkyl chain lengths, Biochim. Biophys. Acta 1863, 183686 (2021).
  • Membrane properties of amacrocyclic tetraether bisphosphatidylcholine lipid: Effect of a single membrane-spanning polymethylene cross-linkage between two head groups of ditetradecylphosphatidylcholine membrane, Biochim. Biophys. Acta 1863, 183569 (2021).
  • 部分フッ素化リン脂質二分子膜　～物性・構造と膜タンパク質研究への展開～, 生物物理 59, 311-314 (2019).
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