歪んだレチナールとバクテリオロドプシンのK中間体における周囲の残基との相互作用の詳細な分析

Communications Biology volume 6、記事番号: 190 (2023) この記事を引用

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プロトンポンピングバクテリオロドプシンのK中間体は、レチナールの13-シス型への異性化後に生成される最初の中間体です。 K中間体についてはこれまでにさまざまな構造が報告されているが、特に網膜発色団の立体構造や周囲の残基との相互作用の点で、それらは互いに異なっている。ここで我々は、K 構造の正確な X 線結晶学的解析を報告します。 13-cis レチナールのポリエン鎖は S 字型であることが観察されます。 Lys216 の側鎖はシッフ塩基結合を介してレチナールに共有結合しており、残基 Asp85 および Thr89 と相互作用します。さらに、プロトン化されたシッフ塩基結合の Nζ-H は、残基 Asp212 および水分子 W402 と相互作用します。このK構造の量子化学計算に基づいて、レチナールの歪んだ立体構造の安定化因子を検討し、次のL中間体への緩和様式を提案します。

バクテリオロドプシン (bR) は、古細菌である Halobacterium salinarum1,2 の原形質膜で発生する光駆動プロトンポンプであり、現在最も集中的に研究されている膜タンパク質の 1 つです 3,4。イオンポンプ、チャネル、センサーとして機能する同様の微生物ロドプシンは、古細菌だけでなく細菌、真菌、さらにはウイルスでも発見されています5、6、7。 bR8 と同様、これらのタンパク質はすべて 7 つの膜貫通ヘリックスと中央の網膜発色団を持っています。レチナールは、長い共役二重結合を持つポリエン骨格を持っています。 bRの場合、網膜発色団は216位（Lys216）のリジン残基とシッフ塩基（SB）結合を形成します。レチナールは、光に適応した静止状態ではオールトランス構造をとる。光の吸収により、レチナールの C13-C14 の二重結合がトランスからシスへの異性化が引き起こされます。その構造変化はタンパク質部分に伝播し、それぞれの機能が発現します。

bRの場合、一連の中間体（I、J、K、L、M、N、O）が順次生成される反応サイクルが発生します。 bR の反応サイクルでは、単一のプロトンが細胞膜の内側から外側に輸送されます。室温で 590 nm の吸収ピークを特徴とする K 中間体 9 は、レチナールの 13-cis 型への異性化後に生成される最初の中間体です。 K 中間体は、極低温下での光照射によってトラップされる可能性があります 10。極低温で生成された K 中間体は、室温で一時的に生成されたものと振動帯域でほぼ同じ特性を持つことが示されています 11,12。 K 中間体の構造は、X 線結晶構造解析と組み合わせたクライオトラッピング技術によって最初に調査されました 13、14、15、16 (補足表 1)。この構造は、時間分解シリアルフェムト秒結晶構造解析 (TR-SFX) 研究によっても調査されました 17、18、19 (補足表 1)。これらの研究により、K中間体形成時の構造変化は小さく、依然としてレチナール周囲付近に限定されていることが明らかになった。したがって、K 中間体は、タンパク質内のエネルギーの貯蔵と伝播についての洞察を提供する可能性を備えた興味深い研究対象です。しかし、レチナールの立体構造および周囲の残基との相互作用の詳細において、これまでに報告されたK構造の間には多くの矛盾が見られる。このため、貯蔵エネルギーの推定値は約 50 kJ/mol20 とされていますが、タンパク質内のエネルギーの貯蔵と伝播における重要な点は依然としてよくわかっていません。

光によって細胞を操作できる能力により、最近、光遺伝学によるニューロンや他の細胞の意図的な活性化に光駆動ロドプシンが使用されるようになりました 21,22。さらに、写真素材における bR の使用についても広範な研究が行われています 23,24。ロドプシンをはじめとする光活性タンパク質を用いた応用開発においては、発色団の光異性化がタンパク質の機能的な動きに変換される機構を解明することが重要です。そこで本研究では、最もよく研究されている光活性タンパク質の1つであるbRに焦点を当て、高分解能構造解析を行って、その網膜発色団の立体構造とK中間体における周囲のタンパク質との相互作用を正確に決定した。

K中間体を蓄積するために、光適応bR結晶に100Kの緑色光を照射するクライオトラッピング手順15を採用しました（図1a）。約 1.3 Å の K 中間体を含む結晶からの回折データは、15 K、吸収線量 0.05 MGy で収集されました。この吸収線量値は、15 K25 での限界の 3 分の 1 でした。続いて、赤色光を照射した後、同じ結晶から基底状態の回折データを収集した。解像限界が CC1/2 が ~0.5 のシェルとして決定された場合、最も高いシェル (1.42 ～ 1.33 Å) の平均 I/σ(I) 値は、~1.4 という十分に高い値でした (表 1)。以前の研究と同様に、差分フーリエマップでは網膜の周囲でのみ有意な密度が観察されました（図1b）。一方、プロトン取り込み部位、プロトン放出部位、タンパク質表面などレチナールから離れた領域では電子密度の差は観察されなかった。最も強い正および負の密度は、SB結合およびレチナールのC20原子の周囲で観察されました（図1c）。さらに、比較的強い密度のペアが C14 原子と C15 原子で観察されました。レチナールの他の部分、Lys216 の側鎖、および周囲の残基の個々の原子の変化に対応して、比較的強い密度も観察されました。したがって、K中間体の構造を明確に決定することができました（補足図1）。

a レチナールの光異性化。 SB結合を介してbRのLys216と結合しているオールトランスレチナールは、緑色光の吸収により13-シスレチナールに異性化する。逆反応は赤色光の吸収によって引き起こされます。 b F(K + bR) − F(bR) 差分マップの全体図。 +4σ レベルと -4σ レベルでの差電子密度は、それぞれ緑と赤のメッシュで示されています。 bR の構造は灰色のチューブとして示され、レチナールは濃い灰色の棒として示されます。 c 網膜発色団の周囲の拡大図。 K 構造は色付きの棒で表され、基底状態の構造は灰色の棒で表されます。 F(K + bR) − F(bR) 差分マップは、±3σ の等高線レベルで緑と赤のメッシュとして表示されます。外挿データから計算されたレチナールおよび Lys216 側鎖の省略マップは、輪郭レベル +3σ で灰色のメッシュとしてオーバーレイされます。

別の結晶から同じレベルの解像度でデータを収集することができました (補足表 2)。このデータを使用して、ほぼ同一の差分フーリエマップを取得しました（補足図2a、b）。さらに、K状態データの前に基底状態データが最初に収集されたとき、差分フーリエマップは上記の場合とほぼ同じ密度を示しました（補足図2c、d）。この事実は、分光測定から示唆されているように、bR と K の間の構造変化の測定順序への依存性がそれほど大きくないことを示しています26。また、X 線は総線量約 0.1 MGy では有害な影響を及ぼさなかったことも示しています。重ね合わせによれば、3つのK構造は確かにほぼ同一であるはずですが（補足図3）、結晶IIのEFループの形状のみが他の2つと異なります。これは、c 軸の格子定数の違いによるものと考えられます (補足表 2)。実際、結晶 II の K と結晶 I の K の間の二乗平均平方根偏差 (rmsd) は 0.9 Å で、結晶 III の K と結晶 I の K の間の rmsd の 0.4 Å よりも大きくなります。

基底状態については、I 結晶と II 結晶の X 線回折データは緑色レーザーによる活性化とその後の赤色レーザーによる修復後に測定され、III 結晶のデータは活性化前に測定されました。それにもかかわらず、3 つの構造も K 構造の場合とほぼ同一です (補足図 4a-c)。これは、活性化のプロセスが基底状態の構造に影響を与えないことを意味します。この意味は、結晶Iと結晶IIIのデータ間の差分フーリエマップがレチナールとプロトンチャネルの周囲に有意な密度を示さないという事実からも裏付けられています（補足図4d〜f）。

レチナールの構造と電子密度を高分解能でフィッティングすることで、レチナールの立体構造を高精度に決定することができました。 K 構造では、ポリエン鎖の二面角の標準偏差は約 10°でした。ポリエン鎖はC14原子付近でヘリックスF側に大きく曲がり、C13-C20結合はヘリックスFのTyr185側に傾いています（図2a）。一方、ポリエン鎖は C9 原子の近くでヘリックス B に向かって曲がります。その結果、K中間体の13-cisレチナールは細胞質側から見るとS字状に湾曲します。この網膜構造は、差分フーリエマップ上の電子密度の差を非常によく説明できる可能性があります。 bRとKの間でねじれ角を比較すると、トランス-シス異性化が起こるC13-C14結合に最も大きな違いが見られました（図2b）。ただし、その差は 180°ではなく、約 120°でした。他の結合の変化により、K の Nζ−H 結合の配向は最終的に基底状態の配向から 24° だけ変化します。この小さな相対変化は、以前の偏光 FTIR の結果である約 25°と一致しましたが、膜法線からの絶対角度は一致しませんでした 27。ポリエン鎖における次に大きな違いは、C15-Nς 結合のねじれ角に見られました。さらに、レチナールのポリエン鎖の他のねじれ角のほとんどに、小さな重要な変化が見つかりました。差分フーリエマップは、ポリエンのS字曲線により、β-イオノン環の位置がわずかにSB方向にシフトしていることを示しました（図1c）。レチナールとSB結合を形成するLys216の側鎖については、Cε-Nζ結合およびCδ-Cε結合のねじれ角が単結合にもかかわらず基底状態から大きく乖離しておらず、周囲との相互作用により安定化していることが示された。残留物。

図1bの上部から見たレチナールのS字型ポリエン骨格。マップは図 1b と同じ方法で表示されます。 b K 構造 (7XJC) の網膜ポリエン鎖に沿ったねじれ角はマゼンタでプロットされています。３つの構造から計算された標準偏差は、白丸で示された平均値に対する誤差バーとして示されている。それぞれの構造の値は×印で示されています。値は補足表 4 にあります。この研究 (7XJD) の基底状態構造と最近の L 構造 16 の値は、それぞれ灰色と黒でプロットされています。黒い水平線は、それぞれのねじれの極小エネルギーを持つ角度を示します。

構造変化はレチナールの近傍に限定されていますが、K中間体形成時の構造変化の原子の詳細が周囲の残基で明確に観察できました。 Lys216 の側鎖では、SB の Nς に加えて、Cε および Cδ がヘリックス G に向かって移動します (図 3a)。ヘリックス G の Phe208 から Gly218 までの残基の主鎖に沿って、密度の弱い差が観察されました。 C13-C20結合の傾斜により、Tyr185はLeu211に向かって移動し、Leu211の移動を誘導します（図2aおよび図3b）。 Trp86の側鎖はCα-Cβ軸の周りを回転し、トランス-シス異性化によって生じたレチナールの凹部を埋めます（図3b）。この動きにより、Arg82 と Phe208 の側鎖もシフトします。ヘリックスEのSer141とヘリックスFのPro186は、レチナールのイオノンリングに向かって移動します（図3c）。さらに、ヘリックス E (Ala139 ～ Thr142) およびヘリックス F (Leu181 ～ Val187) に属するいくつかの残基も、それらとともにわずかに移動します。ヘリックス E、F、および G の主鎖の構造変化は、差分 FTIR スペクトルで観察される H/D 交換に反応しないペプチドバンドに関連している可能性があります 28。

a SB結合におけるレチナールの断面図。 F(K + bR) − F(bR) 差分マップは、±3σ の等高線レベルで緑と赤のメッシュとして表示されます。 K 構造は色付きの棒で表されます。基底状態構造は灰色の棒としてオーバーレイされます。 b ポリエン主鎖の中央におけるレチナールの断面図。 c β-イオノン環におけるレチナールの断面図。 d Asp85周辺の地図。 e Asp212周辺の地図。 f Asp115周辺の地図。

Asp85とThr89の間の水素結合距離は、K中間体の形成時にThr89の側鎖がレチナールに向かって移動しても、わずかに短縮されるだけです（図3d）。 Asp85 と W402 の間の水素結合距離は、基底状態構造と比較して増加します。一方、Asp212とW402の間の距離は、基底状態では3.40Åであるにもかかわらず、3.08Åに短縮されています（図3e）。 Lys216 と Asp212 の間の距離も、レチナールの異性化に加えて、Asp212 の Cβ-Cγ 結合周りの回転により、基底状態の 3.93 Å から K の 3.27 Å に短縮されます。 TR-SFX 研究では、Asp212 での同様の回転が初期の I および J 中間体で観察されましたが、K では観察されなかったことに注意してください 18。網膜付近にあるプロトン化されたアスパラギン酸、Asp115 は、プロトンのポンピングに直接関与していないようです。 Asp115は、基底状態とK中間体の両方でThr90と2つの水素結合を形成します（図3f）。ただし、Asp115の移動により水素結合の仕方が若干変化します。これは、以前の FTIR 結果によって示唆された Asp115 の環境の変化に対応している可能性があります 29。

レチナールの異性化によるC20の位置の大きな変化により、ヘリックスFにおけるC20とTyr185のCε1の間の距離は、基底状態の4.25Åから3.45Åに減少します（図4aおよび補足図5a）。ただし、C13 と Tyr185 の原子間の距離は大きく変わりません。レチナールの細胞質側に位置するC20とTrp182との相互作用の様子は、Trp182のCδ1までの距離が3.76Åから3.22Åに減少しているが、C20とTrp182のNε1との距離はほとんど変化していない。短距離でのエネルギー的に不利な相互作用は、K 構造では観察されません。したがって、レチナールとこれらの周囲の残基との間に観察されるCH∙∙∙πおよびπ∙∙π相互作用は、魅力的な相互作用であると推測できます。

a レチナールと周囲の残基の間の 3.5 Å 未満の原子間距離が示されており、基底状態の原子間距離は括弧内に示されています。点線は、K 形成時の距離の変化に応じて色付けされており、赤と青はそれぞれ大きな (>0.2 Å) 減少と大きな増加を示します。 b SB 結合の EC 側の距離が 3.5 Å 未満の水素結合が示されており、基底状態の水素結合は括弧内に示されています。

SB結合のEC側の水素結合の場合、Lys216のNζのみがK形成時に顕著な変化を示します（図4bおよび補足図5b）。基底状態における Lys216 の Nζ と Asp212 の Oδ1 間の距離は 3.93 Å であり、有意な相互作用がないことを示していますが、K 中間体では 3.27 Å に減少します。 Lys216 の Nζ と W402 の間の距離は 0.28 Å 増加して 3.07 Å になります。これら 2 つの距離の差の σ レベルは 6 より大きかった。一方、他の水素結合の値は 3 より低く、これらの水素結合の距離の変化が無視できるレベルであることを示しています (補足表 3)。。

これまでに、K 中間体については、クライオトラッピングおよび TR-SFX 技術を用いて決定された 3 つおよび 2 つの X 線構造が、対応して報告されています 13,14,15,16,17,18,19。ほとんどの構造における網膜構造は、分光学的データによって予測されたように歪んだ構造をとりましたが 30、これらのデータは結晶学的構造の大きな変動を示しました（図 5a）。違いの程度は、K中間体の製造方法に依存していないようでした。最大の不一致は、レチナールの C13、C14、および C20 原子の位置で見つかりました。その結果、さまざまな構造の間で、C13-C14およびC15-Nζの変動は〜60°でしたが、他のねじれ角の変動は、網膜ポリエン鎖のねじれ角で〜40°でした（補足図6））。これらの変動は基底状態の変動よりも大幅に大きく、K中間体の信頼できる構造パラメータが存在しないことを示しています（図5b）。私たちの構造では、C13-C14とC15-Nζのねじれ角はそれぞれ-38°と143°であり、3つの構造（結晶I-III）から計算された標準偏差はそれぞれ14°と11°でした（補足表4））。これらの値は、プロット内の他の結果の中心にありました (図 5b)。ねじれ角プロットで最も近い構造は 6G7K18 と 1M0K14 でした。 6G7K18 の C13、C14、および C20 原子の位置は我々の結果の位置に近かったが、1M0K14 の原子の位置はかなり異なっていました。この違いは、C9 と C13 の間のポリエン鎖の平面性によって引き起こされました。 180°からのこれらの偏差もポリエン鎖の曲率に寄与し、S 字型の立体構造をもたらしました。

a さまざまな K 構造の重ね合わせ。 Edman らにより報告された 1QK0 の炭素原子 13、Schobert らによる 1M0K 14、松井らによる 1IXF 15、Nogly らによる 6G7K 18、Nass Kovacs らによる 6GA6 19、Borshchevskiy らによる 7Z0C の炭素原子この研究で報告されている al.16 と 7XJC は、それぞれ緑、黄色、シアン、ネイビーオレンジ、マゼンタで色付けされていますが、窒素 (青) 原子は共通しています。 b レチナールにおける共役二重結合 (C13-C14 および C15-Nς) のねじれ角の分布。 K 構造のねじれ角は、パネル a の炭素原子に使用されているのと同じ色の黒丸としてプロットされていますが、対応する基底状態構造 (1QKP13、1M0L14、1IW615、6G7H18、6RMK19、7Z0916、および 7XJD) のねじれ角は次のようになります。黒菱形としてプロットされています。この研究における K 構造と基底状態構造については、それぞれ 3 つの構造から計算された標準偏差が、白丸で示された平均値に対する誤差バーとして示されています。この研究における各構造のデータポイントは十字で示されています。

レチナールの立体構造の多様性により、レチナールと周囲の残基（Trp182やTyr185など）との相互作用にも有意な差が観察されました（補足図7）。 K 構造の 1 つ（1QK0）13 は、私たちの構造と比較して最も異なる相互作用様式を示しました（補足図 7a）。一方、別のK構造（6G7K）18は、レチナール周囲の相互作用の点で私たちの構造に最も似ているように見えましたが、レチナールとTyr185の間にいくつかの異常に近い距離が見つかりました（補足図7d）。さらに、Tyr185 と Asp212 の間の水素結合にも 2.28 Å という短い距離が観察されました。レチナールの原子の位置は非常に似ていたため、K構造との違いはTyr185の構造変化の程度によるものでした（図4aおよび補足図7d）。 7Z0C16 については、結晶サイズ、実験条件、測定年代は、今回の 7XJC の結晶サイズと非常によく似ています。それにもかかわらず、レチナールのC13、C14、およびC20原子の位置には無視できない違いがあります（図5a）。これはおそらく、レチナールのポリエン鎖の共役二重結合のねじれ角の違いではなく、Cε-Nζ 単一結合のねじれ角の違いによるものと考えられます。その結果、Nζ−H の配向に顕著な違いが生じました。これらは、Tyr185との相互作用における大きな違いの理由である可能性もあります（図4aおよび補足図7f）。違いの理由としては、回折データの測定中の bR↔K 変化の繰り返し回数が考えられます。 7XJC の回折データ収集では、前述したように X 線ダメージをできるだけ受けない K 構造を得るために、まず緑色光を照射した K + bR の回折データを測定しました。一方、7Z0C のデータ収集では、bR↔K を角度を変えて何度も繰り返した19。

水素原子で補完された構造は、SB 結合周りの相互作用の詳細な調査を行うために、K 構造から開始する QM/MM 計算によって得られました。最適化された構造は、電子密度 ρ31,32 から計算された減少した密度勾配の等値面である非共有結合相互作用 (NCI) プロットによって検査されました。 NCIプロットでは、SB結合を形成するLys216のNζ上のアミドプロトンとAsp212のOδ1の間に青緑色の表面があり、比較的強い相互作用の存在を示しています（図6a）。この相互作用は、Lys216 の Nζ の正電荷と Asp212 の Oδ1 の負電荷の間の静電引力によってさらに強化された可能性があります。また、Lys216のNζとW402との相互作用も青緑色の表面として観察されました。一方、Lys216 の Cε のメチレン水素原子と Thr89 の酸素原子および水素原子の間には緑色の表面があり、魅力的なファンデルワールス相互作用の存在を示しています。さらに、Lys216 の Cε と Asp85 の Oδ1 の間に緑色の NCI 表面が観察され、CH∙∙∙O 型の水素結合が示唆されました 33。したがって、Cε-NζおよびCδ-Cε結合の回転は、Lys216のCεとNζおよび周囲の残基間のこれらの相互作用によって阻害されることが示唆されました（図6b）。実際、K中間体のレチナールのポリエン鎖部分は、二重結合にもかかわらず、取るべき180°または0°からの偏差を示しましたが、Lys216の側鎖は、単結合にもかかわらず、ほとんど偏差を示しませんでした（図2b）。

a SB リンケージの EC 側の NCI プロット。 QM/MM計算による最適化により水素原子を追加します。 s(ρ) = 0.5 での縮小された密度勾配等値面が色付きの表面として追加されます。相互作用の性質は、原子単位 (e a0−3) のsign(λ2)ρ の値に応じた色で視覚化できます。ここで、λ2 とsign(λ2) は、ρ のヘッセ行列の第 2 固有値であり、それぞれその符号。カラースケールはパネルの右下に表示されます。青、緑、赤はそれぞれ引力、弱い引力、斥力に対応します。青い矢印は、Lys216 と Thr89 の Cε の H 原子間の相互作用を示します。緑色の矢印は、Lys216 の Cε の H と Asp85 の間の相互作用を示します。オレンジ色の矢印は、Lys216 の Nσ の H と W402 の間の相互作用を示します。紫色の矢印は、Lys216 の Nσ の H と Asp212 の間の相互作用を示します。 b 周囲の残基（Asp85、Thr89、Asp212）および Water402 との相互作用により、Lys216 の Nς-Cε および Cε-Cδ 結合におけるねじれ回転が防止されます。 c Nς-Cε 結合のねじれ位置エネルギー曲線。 K/bR と L のねじれ角は、それぞれ ~+240° と +120° です。 d Cε – Cδ 結合のねじれ位置エネルギー曲線。 K/bR と L のねじれ角は、それぞれ約 +60° と -60° です。

bR の他の状態の高分解能構造が最近報告されていますが 16,25、プロトン輸送機構における歪んだ構造の重要性にもかかわらず、K の構造は曖昧なままです。しかし、この研究では、約 1.3 Å の K 中間体の構造解析に基づいて、正確な相互作用様式と歪んだ 13-cis レチナールの立体構造を得ることができました。この研究における K の網膜構造を最近の L 構造の網膜構造と比較することにより 16、C13-C14、C14-C15、および C15-Nζ 結合のねじれ角の顕著な変化が観察されました。この事実は、K中間体におけるレチナールのポリエン鎖のねじれがL中間体では緩和されていることを示している。これらの変化に加えて、Cε-Nζ 結合と Cδ-Cε 結合が約 120°回転して、別の回転異性体が形成されました。したがって、K中間体はCε/Nζと周囲の残基との間の相互作用によって安定化されることが判明した。これにより、L 中間体への遷移中に Cε-Nζ および Cδ-Cε 結合の周りの回転がどのように起こるかについての洞察が得られました。したがって、存在が示唆されている K 中間体のサブ状態は、レチナールのポリエン鎖と Lys216 の側鎖の二面角の変化によって生成されると解釈できます。 K0、KE、KL などのいくつかのサブ状態は、K 中間体で提案されています 34、35、36。上記のように互いに異なるさまざまな結晶学的 K 構造の一部は、わずかに異なる実験条件によって捕捉されたそのようなサブ状態である可能性があります (補足表 1)。したがって、各構造の違いを調べると、K 中間体のサブ状態に関する情報が得られます。 Nζ-HとW402および/またはAsp212の間の相互作用の違いのみに基づいて（補足図8）、SB付近の変化はJ→7XJC（この研究）→1M0K14→6GA619→1IXF15→6G7K18→7Z0C16として提案できます。 → 1QK013 → L。ただし、これまでに提案されているサブステートとの対応関係を明確に判断することはできません。また、この命令では網膜の歪みやTyr185の動きの変化を説明することはできません。なお、議論にあたっては以下のような注意が必要である。 1QK013 および 1M0K14 は、X 線損傷の影響が十分に考慮されていない解析で決定されました。 1IXF15 は、X 線損傷の影響を調べて取り除く努力が払われているにもかかわらず、他のものより解像度が低くなります。ただし、1QK013の場合、Cε-Nζ結合の周りの回転角に関して他のK中間体とは明らかな違いがあります（補足図6）。したがって、1QK013 が計算研究によって提案されたサブ状態 (KL) の実験的捕捉である可能性は、たとえそのような問題が存在するとしても、非常にもっともらしいです。したがって、Cε-Nζ結合の回転は、Cδ-Cε結合の回転よりも前に起こる可能性があります。これは、Cε-Nζ 結合の周囲のポテンシャル (~10 kJ/mol) の深さが、Cδ-Cε 結合の周囲のポテンシャル (~20 kJ/mol) の約半分しかないという事実に対応している可能性があります。 Nζ には水素原子が 1 つだけあるという事実 (図 6c、d)。

Cε-Nζ 結合の回転における Nζ と W402 間の水素結合の変化には 2 つのシナリオがあります。 1つ目は、回転によってこの水素結合が切れる場合です。この場合、水分子 W402 は水素結合が切れた後でも、Asp85 や Asp212 との水素結合により元の位置付近に留まる可能性があります。一方、2 番目のケースでは、Cε-Nζ 結合が回転した後も、Nζ と W402 の間の水素結合が形成され続けます。 Kouyama et al.38 が示唆しているように、W402 は結果的に水素結合によって CP 側に引きずり込まれます。この場合、W402 と Asp212 または Asp85 の間の強い水素結合の切断がこの時点で発生する必要があります。 Cε-Nε 結合の回転直後の Cδ-Cε 結合周りの回転を考慮すると、Cε のメチレン水素原子がこれらの水素結合を妨害する可能性があります。 K から L への転移中の W402 の移動は、我々の現在の発見を参照して、分子動力学計算によってさらに調査される必要があります。

TR-SFX がタンパク質の立体構造変化の研究に多大な貢献をしていることに異論の余地はありません。ただし、TR-SFX39 では、ポンプレーザーの強力な光パルスが反応中間体の決定のトリガーとして使用されています。このような実験では、高い光子密度による多光子プロセスの寄与が問題となる可能性があることが指摘されています40。 bR の場合、Trp182 による多光子吸収の影響が問題視されていた40。 TR-SFX の結果で観察された K または以前の中間体の W401 および W406 など、レチナールから遠く離れた水分子の移動は、この多光子吸収の影響を受ける可能性があります (補足図 8d、e)。したがって、M 中間体のような長時間後に出現する光反応中間体の場合とは異なり、光異性化直後に出現する K 中間体の場合は、ポンプレーザーの高い光子束の影響を考慮する必要があります。一方、本研究では太陽光と同程度の光強度のレーザー（約0.1W/cm2）を用いたクライオトラップ法によりK中間構造を決定したため、このような多光子吸収の問題は存在しなかった。したがって、K 中間体の重要性は、時間分解法とクライオトラッピング法の両方の構造を使用して慎重に調査する必要があります。この研究は、高強度ポンプレーザーを使用した TR-SFX 結果の妥当性と限界を議論するための出発点となる可能性があります。光活性タンパク質の機能発現の詳細な機構を解明する前に、構造生物学の分野においても、計算手法を組み合わせたさらなる包括的な研究41が必要である。

bR は、H. サリナルム R1 株 (JMC9409) の紫膜から標準プロトコル 1 によって精製されました。この研究で使用した bR の結晶は、前述したように LCP 法によって調製されました 25。簡単に説明すると、1.6% スクアラン (Sigma-Aldrich) および 8% トレハロース C16 (Dojindo) を添加したモノオレインベースの LCP マトリックス 32 μL を、15 mg/mL bR 溶液 20 μL と混合しました。混合物の各 2 μL を、マイクロブリッジ (Hampton Research、アリソビエホ、カリフォルニア州) 上の 40 μL の 2.0 M リン酸 Na/K (pH 5.6) に浸し、500 μL の 2.0 ～ 2.5 M リン酸 Na/K で平衡化しました。 24ウェル結晶化プレート。結晶は 6 ～ 12 か月後に採取されました。 bR 結晶を囲む余分な LCP マトリックスはスクアラン 42 で除去されました。顕微鏡からの光に加えて白色ハロゲンランプで5分以上光順応させた直後（約1分以内）、bR結晶を100 Kの窒素ガス流で凍結し、液体窒素タンクに保管しました。

SPring-8のビームラインBL41XUで回折実験を実施しました。結晶 I (350 × 350 × 30 μm3) の K 中間体は、緑色レーザー (532 nm、約 1 mW) からの光を 100 K で 5 分間照射することによって蓄積されました。レーザー照射中に結晶は時々 180°回転されました。照射。レーザー照射直後に温度を１５Ｋまで下げた。 K 中間体の回折データは、Eiger X 16 M 検出器 (Dectris) で収集されました。検出器距離は 135 mm、X 線波長は 0.80 Å、ビームサイズは 50 × 20 μm2 に設定した。１フレームの振動範囲と露光時間をそれぞれ０．２°と０．２秒としたヘリカルデータ収集法により、１１０°の回折データを収集した。基底状態の回折データは、赤色レーザー (678 nm、約 1 mW) からの光を 100 K で 5 分間照射した後、15 K で同じ測定条件で収集されました。結晶 II のデータ結晶ＩＩＩの場合のみ、基底状態のＸ線回折データが、Ｋ中間体のデータの前に最初に収集された。 X 線吸収線量はプログラム RADDOSE43 を使用して推定されました。線量は 1 つのデータセットあたり 0.05 MGy、2 つのデータセット合計で 0.1 MGy と推定されました。総線量は、我々の以前の研究で推定された 15 K の線量限界 0.15 MGy よりも低い 25。

すべての回折データはプログラム XDS44 で処理されました。構造解析の開始時に、5ZIL を初期モデルとして使用して各結晶の基底状態構造を精密化しました25。 K 中間体の蓄積は、基底状態構造からの位相を使用して Fo(K + bR) − Fo(bR) 差分フーリエマップで最初にチェックされました。 F (K) と σ(F (K)) は次の式を使用して外挿されました45

ここで、f は K 中間体の分数比です。 f 値は、CNS46 プログラムを使用してさまざまな f 値で外挿されたデータセットを洗練した後、Fo(K)-Fc(K) 省略マップ上の網膜部分の形状特徴と網膜の温度因子から判断して決定されました。リファインメント計算では、Fo(K + bR) − Fo(bR) 差分フーリエマップ上の濃度を持つレチナールと残基の座標のみを移動しました。構造はプログラム COOT47 で修正されました。その後、プログラム SHELX48 を使用して、推定されたデータセットに対して最も妥当な f 値の K 構造が改良されました。 K 構造は、F(K + bR) に対するその後の SHELX 改良に使用され、K 状態と基底状態は二重構造として扱われました。双晶分数については、CCP4 プログラムスイート 50 のプログラム CTRUNCATE による L テスト 49 により初期値を推定しました。双晶の割合は、基底状態と外挿された K 構造の精密化計算を通じて最適化されました。一方、K + bR 構造の双晶部分は、SHELX 改良のいくつかの最終ステップでのみ最適化されました。 Twined データは、Pratt et al. の方法を使用して処理されます。そしてSHELXプログラムのジェイムソン51、52、53。洗練された構造はプログラム MolProbity54 でチェックされました。すべての分子図はプログラム PyMOL55 で作成されました。

プロトンチャネル内のすべての残基、レチナール、および 19 個の水分が QM/MM 計算のターゲットとして選択されました。 K 状態の初期座標は、この研究で決定された 7XJC から外挿されましたが、bR 状態の初期座標は 5ZIL から推定されました。結晶化 pH (5.6) におけるプロトン化状態は、プログラム PROPKA56 を使用して推定されました。水素原子はプログラム PDB2PQR57 および MAESTRO58 で追加されました。 H 原子の座標は、プログラムスイート GAMESS (US)59 を使用した QM/MM スキームの下で最適化されました。 QM領域には、Tyr57、Arg82、Asp85、Trp86、Thr89、Trp182、Tyr185、Pro186、Asp212、Lys216、レチナール、W401、W402およびW406が含まれます（補足図9a）。 QM 計算は、レチナール含有ロドプシン 60 に対して推奨されている M06-2X/6-31(d,p) レベルで実行されました。 MM 領域は CHARMM36 力場で処理されました 61。まず、水分子の H 原子を純粋な MM 計算で最適化しました。次に、非 H 原子を固定して QM 領域の H 原子のみを最適化しました。最後に、QM 領域のすべての原子が最適化されました。 QM領域の非H原子の結晶構造と最適化された構造の間のrmsd値は、それぞれK状態で0.13Å、基底状態で0.07Åでした（補足図9b、c）。 QM および MM 領域のすべての非 H 原子については、これらの値は 0.33 Å および 0.27 Å でした。減少した密度勾配の NCI プロットは、プログラム NCIPLOT62 を使用して DFT 電子密度から計算されました。 Cε-Nζ および Cδ-Cε 結合のポテンシャルは、HF/6-31 G*63 を使用して Psi4 を使用して遊離 CH2 = NH-CH2-CH2-CH3 に対して計算されました。

回折実験では 10 個以上の結晶がテストされ、分解能に基づいて構造解析のために 3 つの結晶 (結晶 I ～ III) からのデータが選択されました。最高の解像度を与える結晶 (結晶 I) の K および基底状態構造は本文で説明され、他の 2 つは補足資料で説明されています。それぞれの3つの構造から計算されたレチナールのねじれ角の平均値と標準偏差は、白丸とエラーバーとして示されています（図2b、図5b、および補足図6）。

研究デザインの詳細については、この記事にリンクされている Nature Portfolio Reporting Summary を参照してください。

座標および構造因子は、アクセッション番号 7XJC (bR+K の場合)、7XJD (bR の場合)、および 7XJE (外挿 K の場合) で Protein Data Bank に寄託されています。図のソースデータは補足データにあります。

Oesterhelt, D. & Stoeckenius, W. ハロバクテリウムハロビウムの紫膜由来のロドプシン様タンパク質。ナット。新しいバイオル。 233、149–152 (1971)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Oesterhelt, D. & Stoeckenius, W. 新しい光受容体膜の機能。手順国立アカデミー。科学。 USA 70、2853–2857 (1973)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Inoue, K. 光駆動イオンポンプロドプシンの多様性、メカニズム、および光遺伝学的応用。上級経験値医学。バイオル。 1293、89–126 (2021)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Brown, LS 光駆動プロトン移動と微生物ロドプシンによるプロトン輸送 - 生物物理学的観点。ビオチム。生物物理学。アクタ生体膜。 1864年、183867年（2022年）。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Grote, M.、Engelhard, M.、Hegemann, P. イオンポンプ、センサー、チャネルについて - 科学と歴史の間の微生物ロドプシンに関する展望。ビオチム。生物物理学。 Acta 1837、533–545 (2014)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Ernst、OP et al. 微生物および動物のロドプシン: 構造、機能、および分子機構。化学。改訂 114、126–163 (2014)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Philosof, A. & Béjà, O. 紅海由来の細菌、古細菌、ウイルス様のロドプシン。環境。微生物。議員 5、475–482 (2013)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Grigorieff, N.、Ceska, TA、Downing, KH、Baldwin, JM & Henderson, R. バクテリオロドプシンの構造の電子結晶学的精密化。Ｊ．Ｍｏｌ．バイオル。 259、393–421 (1995)。

記事 Google Scholar

Lozier, RH、Bogomolni, RA & Stoeckenius, W. バクテリオロドプシン: ハロバクテリウムハロビウムの光駆動プロトンポンプ。生物物理学。 J. 15, 955–962 (1975)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Stoeckenius, W. & Lozier, RH ハロバクテリウムハロビウムにおける光エネルギー変換。Ｊ．Ｓｕｐｒａｍｏｌ．構造体。 2、769–774 (1974)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Doig、SJ、Reid、PJ、Mathies、RA バクテリオロドプシンの J、K、および KL 中間体のピコ秒時間分解共鳴ラマン分光法。Ｊ．Ｐｈｙｓ．化学。 95、6372–6379 (1991)。

記事 CAS Google Scholar

佐々木純、湯沢哲、神取博、前田明、浜口博ナノ秒時間分解赤外分光法は、バクテリオロドプシンの光サイクルにおける 2 つの K 種を識別します。生物物理学。 J. 68、2073–2080 (1995)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

エドマン、K.ら。バクテリオロドプシン光サイクルおよびその初期中間体の高解像度 X 線構造。 Nature 401、822–826 (1999)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Schobert, B.、Cupp-Vickery, J.、Hornak, V.、Smith, SO & Lanyi, JK バクテリオロドプシンの K 中間体の結晶構造: レチナールの光異性化後の自由エネルギーの保存。Ｊ．Ｍｏｌ．バイオル。 321、715–726 (2002)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

松井裕也ほか X線照射によって誘発される特定の損傷とバクテリオロドプシンの一次光反応における構造変化。Ｊ．Ｍｏｌ．バイオル。 324、469–481 (2002)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ボルシチェフスキー、V. 他。タンパク質中の直鎖および低障壁水素結合の構造と機能的役割について、真の原子分解能で洞察します。ナット。構造体。バイオル。 29、440–450 (2022)。

記事 CAS Google Scholar

南郷英他バクテリオロドプシンの構造変化を示す 3D ムービー。サイエンス 354、1552–1557 (2016)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Nogly、P. et al. フェムト秒 X 線レーザーで捕捉されたバクテリオロドプシンの網膜異性化。サイエンス 361、eaat0094 (2018)。

論文 PubMed Google Scholar

Nass Kovacs、G. 他光励起バクテリオロドプシンの超高速ダイナミクスの三次元図。ナット。共通。 10、3177 (2019)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

ビルジ、RR 他。バクテリオロドプシンの一次光化学イベントにおけるエネルギー貯蔵の割り当てを修正。混雑する。化学。社会 113、4327–4328 (1991)。

記事 CAS Google Scholar

Lindner, F. & Diepold, A. 細菌における光遺伝学 - 応用と機会。 FEMS 微生物。 Rev. 46、fuab055 (2022)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

小島和也、渋川明生、須藤裕也。光学ツールとしての微生物ロドプシンの無限の可能性。生化学 59、218–229 (2020)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

李、YT 他バクテリオロドプシンベースの生体電子デバイスに関するレビュー。センサー 18、1368 (2018)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Oleinikov, VA、Solovyeva, DO & Zaitsev, SY プラズモニックまたは蛍光ナノ粒子とレチナール含有タンパク質に基づくナノハイブリッド構造。生化学。（モスクワ）。 85、S196–S212 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

長谷川直、城ノ塚博、三木和、武田和分解能1.3ÅでのバクテリオロドプシンのX線構造解析。科学。議員 8、13123 (2018)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

Balashov、SP、Imasheva、ES、Govindjee、R. & Ebrey、TG 低温およびバスプロダクト K* の光定常状態濃度でのバクテリオロドプシンの順光反応と逆光反応の量子収率比。フォトケム。フォトビオール。 54、955–961 (1991)。

記事 CAS Google Scholar

Kandri, H.、Belenky, M. & Herzfeld, J. 光異性化前後のバクテリオロドプシンのプロトン化シッフ塩基の振動周波数と双極子配向。生化学 41、6026–6031 (2002)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Kandri, H.、Kinoshida, N.、Shichida, Y.、Maeda, A. 偏光 FTIR 分光法で明らかになった、光異性化によるバクテリオロドプシンのタンパク質構造変化。Ｊ．Ｐｈｙｓ．化学。 B 102、7899–7905 (1998)。

記事 CAS Google Scholar

ブライマン、MS et al. バクテリオロドプシン変異体の振動分光法: 光駆動プロトン輸送には、アスパラギン酸残基 85、96、および 212 のプロトン化変化が含まれます。Biochemistry 27、8516–8520 (1988)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Braiman, M. & Mathies, R. バクテリオロドプシンの一次光生成物の共鳴ラマンスペクトル: 歪んだ 13-cis 網膜発色団の証拠。手順国立アカデミー。科学。 USA 79、403–407 (1982)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ジョンソン、ER 他。非共有結合性相互作用の解明。混雑する。化学。社会 132、6498–6506 (2010)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Chaudret, R. et al. 電子密度トポロジーから気相分光法まで、柔軟な生体分子内の非共有結合相互作用を解明します。物理学。化学。化学。物理学。 16、9876–9891 (2014)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Horowith, S. & Trievel, RC 生物学的構造と機能における炭素 - 酸素の水素結合。Ｊ．Ｂｉｏｌ．化学。 287、41576–41582 (2012)。

記事 Google Scholar

Rothschild, KJ、Roepe, P.、Gillespie, J. は、低温におけるバクテリオロドプシンの一次光生成物の 2 つの立体配座の存在に関する赤外分光学的証拠をフーリエ変換します。ビオチム。生物物理学。 Acta 808、140–148 (1985)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Milder, SJ & Kliger, DS バクテリオロドプシンの K 中間体と KL 中間体の時間分解スペクトル研究。生物物理学。 J. 53、465–468 (1988)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dioumaev, AK、Wang, JM & Lanyi, JK バクテリオロドプシンとキサントロドプシンの光サイクルにおける複数の K 中間体の低温 FTIR 研究。Ｊ．Ｐｈｙｓ．化学。 B 114、2920–2931 (2010)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Hayashi, S.、Tajkhorshid, E. & Schulten, K. バクテリオロドプシンの光サイクルにおける初期中間体の形成中の構造変化。生物物理学。 J. 83、1281–1297 (2002)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kouyama, T.、Nishikawa, T.、トクヒサ, T. & 奥村, H. バクテリオロドプシンの L 中間体の結晶構造: プロトンポンピングサイクル中の水分子の垂直移動の証拠。Ｊ．Ｍｏｌ．バイオル。 335、531–546 (2004)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Poddar, H. et al. 光活性化タンパク質の時間分解構造解析のガイド。 FEBS J. 289、576–595 (2022)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Dwayne Miller, RJ、Paré-Labrosse, O.、Antoine Sarracini, A. & Besaw, JE 多光子領域における光励起バクテリオロドプシンの超高速ダイナミクスと生物学的関連性の 3 次元ビュー。ナット。共通。 11、1240 (2020)。

記事 Google Scholar

マサチューセッツ州ムロギンスキーら。光受容体タンパク質のマルチスケールモデリングのフロンティア。フォトケムフォトビオール。 97、243–269 (2021)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Niwa, S. & Takeshita, K. ホストマトリックスの洗浄と脂質立方相結晶の凍結保護のための油の有用性。Ｊ．Ａｐｐｌ．クリスタ。 52、864–868 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Murray, JW、Garman, EF & Ravelli, RBG 高分子結晶による X 線吸収: 吸収線量に対する波長と結晶組成の影響。Ｊ．Ａｐｐｌ．クリスタ。 37、513–522 (2004)。

記事 CAS Google Scholar

カブシュ、W. XDS。アクタクリスタログル。 D. 66、125–132 (2010)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Genick、英国スカラー近似を使用した構造因子外挿: 理論、応用、および限界。アクタクリスタログル。 D. 63、1029–1041 (2007)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ブルンガー、AT 他。結晶学および NMR システム: 高分子構造決定のための新しいソフトウェアスイート。アクタクリスタログル。 D. 54、905–921 (1998)。

論文 PubMed Google Scholar

Emsley, P.、Lohkamp, B.、Scott, WG & Cowtan, K. COOT の機能と開発。アクタクリスタログル。 D. 66、486–501 (2010)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

シェルドリック氏、GM SHELXL による結晶構造の改良。アクタクリスタログル。 C. 71、3–8 (2015)。

記事 Google Scholar

Padilla, JE & Yeates, TO 局所強度差の統計: 異方性と擬似センタリングに対する堅牢性、および双晶検出の有用性。アクタクリスタログル。 D. 59、1124–1130 (2003)。

論文 PubMed Google Scholar

共同計算プロジェクト、番号 4。CCP4 スイート: タンパク質結晶構造解析のためのプログラム。アクタクリスタログル。 D 50、760–763 (1994)。

Google スカラー

Herbst-Irmer, R. & Sheldrick, GM SHELXL97 による双晶構造の改良。アクタクリスタログル。 B 54、443–449 (1998)。

記事 Google Scholar

Pratt, CS、Coyle, BA & Ibers, JA ニトロシルペンタアンミンコバルト(III) ジクロリドの構造の再決定。Ｊ．Ｃｈｅｍ．社会 A 1971 年、2146 ～ 2151 年（1971 年）。

記事 Google Scholar

Jameson, GB 双晶からのデータを使用した構造の精密化について。アクタクリスタログル。 A 38、817–820 (1982)。

記事 Google Scholar

チェン、VBら。モル確率: 高分子結晶学の全原子構造検証。アクタクリスタログル。 D. 66、12–21 (2010)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

PyMOL 分子グラフィックスシステム、バージョン 1.5.0.5 Schrödinger, LLC。

Søndergaard, CR、Olsson, MHM、Rostkowski, M. & Jensen, JH pKa 値の経験的計算と合理化におけるリガンドとカップリング効果の処理を改善しました。Ｊ．Ｃｈｅｍ．理論化学。 7、2284–2295 (2011)。

記事 Google Scholar

ドリンスキー、TJ 他 PDB2PQR: 分子シミュレーション用の生体分子構造の自動準備を拡張およびアップグレードします。核酸研究所 35、W522–W525 (2007)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

マスター、シュレディンガー LLC、ニューヨーク州ニューヨーク、2021 年。

バルサ、GMJほか一般的な原子および分子の電子構造システムにおける最近の発展。Ｊ．Ｃｈｅｍ．物理学。 152、154102 (2020)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

マリン、MC 他ロドプシンの一連の QM/MM モデルの MC-PDFT 励起エネルギーの評価。Ｊ．Ｃｈｅｍ．理論計算。 15、1915–1923 (2019)。

記事 PubMed PubMed Central Google Scholar

ベスト、RB 他相加的 CHARMM 全原子タンパク質力場の最適化により、バックボーンのファイ、プサイ、側鎖のカイ 1 およびカイ 2 の二面角のサンプリングが改善されました。Ｊ．Ｃｈｅｍ．理論計算。 8、3257–3273 (2012)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Contreras-García, J. et al. NCIPLOT: 非共有結合性相互作用領域をプロットするためのプログラム。化学。理論計算。 7、625–632 (2011)。

記事 Google Scholar

スミス、DGA et al. Phi4 1.4: ハイスループット量子化学用のオープンソースソフトウェア。Ｊ．Ｃｈｅｍ．物理学。 152、184108 (2020)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

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この作業にご協力いただきました長谷川直美氏と今井裕美氏に感謝いたします。また、SPring-8 BL41XUのビームラインスタッフの皆様には、データ収集実験にご協力いただきました（KT提案番号2018B2706、2019B2718、2021A2753）。本研究は、財団法人京都大学（KT 宛）、武田科学財団（KT 宛）、JSPS 科研費（KT 宛 JP 20H05220）の支援を受けました。 H. salinarum は理研 BRC 細胞バンクから入手しました。

〒606-8502 京都市左京区、京都大学大学院理学研究科化学専攻

Shoun Taguchi, Satomi Niwa, Hoang-Anh Dao, Yoshihiro Tanaka, Ryota Takeda, Shuya Fukai & Kazuki Takeda

高輝度光科学研究センター（JASRI）構造生物学研究部門〒679-5198 兵庫県佐用郡佐用町甲東1-1-1

Kazuya Hasegawa

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KTがプロジェクトを監修しました。 ST と KT は実験を設計しました。 STが準備した結晶。 ST、SN、KH、KT がデータ収集を実施しました。 ST、SN、YT、および KT は結晶学的分析を実行しました。 H.-AD、RT、および KT は量子化学分析を実行しました。 ST、SN、H.-AD、SF、KH、KT が結果について議論しました。 ST と KT が最初の草案を書き、SN と H.-AD が草案を修正しました。すべての著者は草案にコメントを付け、最終版の提出に同意しました。

武田一樹さんへの対応。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

Communications Biology は、この研究の査読に貢献してくれた Michael F. Brown と他の匿名の査読者に感謝します。主な担当編集者: Janesh Kumar、Veronique van den Berghe、Gene Chong。査読者レポートが利用可能です。

発行者注記 Springer Nature は、発行された地図および所属機関の管轄権の主張に関して中立を保っています。

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転載と許可

田口晋、丹羽伸、道 HA. 他。歪んだレチナールとバクテリオロドプシンの K 中間体における周囲の残基との相互作用の詳細な分析。 Commun Biol 6、190 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s42003-023-04554-2

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受信日: 2022 年 7 月 10 日

受理日: 2023 年 2 月 3 日

公開日: 2023 年 2 月 17 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-023-04554-2

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