教育活動

大学院：生体物理化学入門

研究活動

地球上に棲む大部分の生物は太陽から無尽蔵にもたらされる光エネルギーを、生体活動のためのエネルギー源や外界を知覚するための情報源として利用し、様々な形で自身の生存に役立てている。その際に生体内において中心的な役割を果たすのが、多様な光受容タンパク質であり、私たちの研究室では光受容型膜タンパク質であるロドプシンを中心に、主に分光計測にもとづいた物理化学的アプローチによって、それらの機能発現メカニズムの解明を目指した研究を行っている。これまでに対象とした主な分子としては「光駆動型外向Na⁺ポンプ型ロドプシン」や「光駆動型内向H⁺ポンプ型ロドプシン」などがあり、2018年には新たなロドプシンファミリーであるヘリオロドプシンを世界に先駆けて報告した。

文献

1) P.-A. Bulzu^†, A.-Ş. Andrei^†, M. M. Salcher, M. Mehrshad, K. Inoue, H. Kandori, O. Beja, R. Ghai^*, H. L. Banciu (2019) "Lux in Tenebris Lucet: Casting Light on Asgardarchaeota Metabolism in a Sunlit Microoxic Niche" Nature Microbiol., in press (^† : Equally contributed)
2) A. Pushkarev^†, K. Inoue^†, S. Larom, J. Flores-Uribe, M. Singh, M. Konno, S. Tomida, S. Ito, R. Nakamura, S. P. Tsunoda, A. Philosof, I. Sharon, N. Yutin, E. V. Koonin, H. Kandori^*, O. Beja^* (2018) "A Distinct Abundant Group of Microbial Rhodopsins Discovered via Functional Metagenomics" Nature, 558, pp 595-599 (^† : Equally contributed)
3) K. Inoue, S. Ito, Y. Kato, Y. Nomura, M. Shibata, T. Uchihashi, S. P. Tsunoda, H. Kandori^* (2016) "Natural Light-driven Inward Proton Pump" Nature Commun., 7, Article number:13415
4) K. Inoue, Y. Nomura, H. Kandori^* (2016) "Asymmetric Functional Conversion of Eubacterial Light-driven Ion Pumps" J. Biol. Chem., 291, pp 9883-9893 (selected in "Highlights of 2016" of J. Biol. Chem.)
5) K. Inoue, M. Konno, R. Abe-Yoshizumi, H. Kandori^* (2015) "The Role of the NDQ-motif in Sodium Pump Rhodopsin" Angew. Chem. Int. Ed., 54, pp 11536-11539
6) H. E. Kato, K. Inoue, R. Abe-Yoshizumi, Y. Kato, H. Ono, M. Konno, T. Ishizuka, M. R. Hoque, S. Hososhima, H. Kunitomo, J. Ito, S. Yoshizawa, K. Yamashita, M. Takemoto, T. Nishizawa, R. Taniguchi, K. Kogure, A. D. Maturana, Y. Iino, H. Yawo, R. Ishitani, H. Kandori^*, O. Nureki^* (2015) "Structural Basis for Na+ Transport Mechanism by a Light-driven Na+ Pump" Nature, 521, pp 48-53
7) K. Inoue, T. Tsukamoto, K. Shimono, Y. Suzuki, S. Miyauchi, S. Hayashi, H. Kandori, Y. Sudo^* (2015) "Converting a Light-driven Proton Pump into a Light-gated Proton Channel" J. Am. Chem. Soc., 137, pp 3291-3299


8)K. Inoue, H. Ono, R. Abe-Yoshizumi, S. Yoshizawa, H. Ito, K. Kogure, H. Kandori^*. (2013) "A Light-driven Sodium Ion Pump in Marine Bacteria" Nature Commun., 4, Article number:1678

その他

所属学会　分子科学会、日本生物物理学会、日本化学会、日本分光学会、日本光生物学協会（広報委員(2017-2019)）等。

将来計画

今後ロドプシンを中心としたさらなる新奇光受容型タンパク質の探索および、分光計測によるその機能発現メカニズムの解明に向けた研究を実施していく。さらに光遺伝学（オプトジェネティクス）への応用研究を行う。

教員からのメッセージ

近年ゲノム解析技術などの急速な進展に伴い、主にタンパク質を中心とした爆発的な数の生体分子の存在が明らかとなってきています。これらの生体分子は人工的な分子を大きく凌駕する複雑さと高い機能性を有しており、その機構を分子レベルで解明することは、生命活動の基本原理を明らかにするだけでなく、新たな分子ツールやマテリアル開発に極めて有用な知見をもたらします。複雑な生体分子を理解するためには、生物学だけでなく、化学、物理学、情報学などの広範な知識を柔軟に活用し、それらの視点を統合することが求められますが、これらに興味を持たれた学生の皆さんは、ぜひ無限に広がる研究の沃野を開拓する楽しみを思う存分楽しんでください。