No.1 別紙第１号様式な強度差を観測することにより、分子の詳細な構造情報を得ることができる。しかし、従来開発されてきた ROA 分光装置のほとんどは励起光とし博士論文の要旨専攻名システム創成科学専攻氏名（本籍）新ヶ江貴仁（佐賀）印博士論文題名 Active Site Structure of Photoreceptor Proteins Revealed by Near-Infrared Raman Optical Activity （近赤外ラマン円偏光二色性分光を用いた光受容タンパク質の構造に関する研究）て可視光を使用しているため蛍光を発する試料や可視光を吸収する試料には応用できないなど要旨の問題があった。そこで我々はより多くの試料が様々な生体を構成しているタンパク質の機能を測定可能となる近赤外(785nm)を光源とする近赤理解・応用する上で構造の解析は必須となる。機外ラマン円偏光二色性分光 (Near-Infrared 能性タンパク質の一つである光受容タンパク質 ROA: NIR-ROA)装置の開発を行い、紅色光合成はπ電子共役系の発色団を補欠分子としてもっ細菌が持つ青色光センサーの光受容タンパク質ている。このような発色団は真空中や水溶液中なの一つである Photoactive Yellow Protein: PYP どの環境下では平面構造を有して存在するが、タンパク質のようなキラル環境中に取り込まれると非平面構造へと変化する。最近の様々な研究により、この発色団の平面性からのズレがタンパク質の機能発現において重要であることが示唆されてきた。例えば光受容タンパク質の光吸収における極大波長制御や光受容タンパク質の生体関連反応機構であるフォトサイクルに必要なエネ図 2．PYP の発色団 (p-クマル酸) ルギー貯蔵などだ。このようなタンパク質の機能（p-クマル酸(図 2)を発色団に持つ）に応用した。発現を理解する上で発色団の構造解析が必須とその自作した NIR-ROA 装置を用い、測定およびなってくるが、タンパク質中における発色団の平量子化学計算の解析結果から近赤外励起のラマ面性からのズレは比較的小さく、その分子構造のン・NIR-ROA はタンパク質内部に埋もれた発色測定・解析は容易ではない。団 p-クマル酸の構造情報を与えることが示唆さそこで我々は分子の詳細な構造情報を得る手法れた。としてラマン円偏光二色性分光 (Raman Optical Activity: ROA)に注目した。非平面性分子は右円偏光と左円偏光の励起光に対して、わずかに強度の異なるラマン散乱光を与える（図 1）。その僅か別紙第１号様式 No.2 部位を量子化学計算・タンパク部分を分子力学で取り扱う QM/MM 計算を行った。この計算により博士論文の要旨専攻名システム創成科学専攻氏新ヶ江貴仁名さらに NIR-ROA スペクトルの解析結果より、 NIR-ROA スペクトルはタンパク質内部の発色団 p-クマル酸の面外方向へ歪んだ立体的構造情報を与えることが示唆された。そこで、さらに研究を進めるために、より構造的な歪みが小さいと期待されるトランス型に固定した発色団アナログ（図 3. Locked p-クマル酸）を導入し ,再構成した Locked-PYP に NIR-ROA を応用した。図 4 に PYP と locked-PYP のラマン及び NIR-ROA スペクトルを示す。発色団を Locked p-クマル酸に置換することでラマンスペクトルの形状が大きく変化し、観測されたラマンバンドの多くが発色団図 4. 785 nm 励起ラマン (a–c) 及び ROA(d–f) スペクトル。 (a, d)pCAPYP,(b, e)軽水中 locked-PYP,(c, f) 重水中 locked-PYP。図 3. Locked p-クマル酸 locked-PYP の NIR-ROA スペクトルの測定結果に由来することがわかった。この結果は近赤外光を概ね再現することができた。の励起光を用いることで主に発色団に由来するこの研究は NIR-ROA と量子化学計算を併用する構造情報が得られることを示した。また、NIR- ことで光受容タンパク質中にある発色団の構造 ROA スペクトルも発色団の置換によって大きく的な歪みを詳細に把握することが可能であるこ変化したことからタンパク質内部の発色団の立とを示し、機能性タンパク質の構造解析を行う上体的構造情報を得られることが分かった。PYP でで非常に有効な手段であることを示唆した。は 1000 cm-1 以下の低波数領域に主に発色団の【引用文献】[1] Shingae, T., Kubota, K., CH 面外変角モードに帰属される ROA バンドが Kumauchi, M., Tokunaga, F., Unno, M., J. 観測されるが[1]、locked-PYP の場合その領域で Phys. Chem. Lett. 4, 1322-1327 (2013) [2] は強度の低下から、NIR-ROA スペクトルは発色 Kubota, K.; Shingae, T.; Nicole, F.; Kumauchi, 団の面外方向への捻れを反映することが分かっ M.; Wouter, F.; Unno, M. J. Phys. Chem. Lett. た。構造解析では PYP の結晶構造を参考に活性 4, 3031-3038 (2013)