光受容体ドメインとイオンチャネルドメインを併せ持つ新奇膜タンパク質の機能動態解明

阐明具有光感受器和离子通道结构域的新型膜蛋白的功能动力学

• 批准号: 21J22755
• 负责人: 長坂 勇次郎
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J22755/
• 关键词: ロドプシン; ベストロフィン; パッチクランプ

メタゲノム解析からロドプシンドメイン（Rhドメイン）とベストロフィンドメイン（Bestドメイン）を併せ持つ新奇遺伝子（RhBest）が緑藻や渦鞭毛藻などに広く分布していることが分かった。Rhドメインに巨大なイオンチャネルであるベストロフィンが融合したタンパク質はこれまでになく、RhBestがどのようなイオン輸送に関わるのかをパッチクランプ法を用いた電気生理学実験により明らかにすることを研究目的とした。共同研究者であるイスラエル工科大学のOded Beja博士から提供された配列をもとに、緑藻または渦鞭毛藻由来の遺伝子コンストラクトを動物由来の培養細胞における形質膜発現に最適化した。次に、パッチクランプ法を用いて電気生理学実験を行ったところ測定したいずれのRhBestにおいても光電流は観測されなかった。その後可視光域の波長を変えながら光応答を確認したものの、いずれの波長の光にも応答しなかった。Oded Beja博士から新たに提供された海洋性藻類由来のRhBest遺伝子に関して高速液体クロマトグラフィー測定を実施した。その結果、暗条件では大半が発色団としてall-trans型レチナールが分子内に結合していることが確認された。さらに、赤色光照射によってall-trans型レチナールの割合の減少とともに11-cis型のレチナールが蓄積していることが新たに明らかになった。これはRhBestへの光照射によってall-trans型から11-cis型への光異性化反応が起こっていることを示唆しており、これまで微生物ロドプシンで起こるall-trans型から13-cis型への光異性化とは異なることが分かった。現在、申請者がHPLC測定を担当した海洋性藻類由来のRhBestに関する論文をNat. Struct. Mol. Biol.誌に投稿し受理された。

宏基因组分析表明，一个新基因（RhBest）同时具有视紫红质结构域（Rh结构域）和黄斑黄蛋白结构域（Best结构域），广泛分布于绿藻和甲藻中。迄今为止，还没有一种蛋白质的Rh结构域与巨型离子通道bestropin融合，我们研究的目的是通过使用膜片钳方法的电生理学实验来阐明RhBest参与了什么样的离子转运。 做过。根据以色列理工学院的联合研究员 Oded Beja 博士提供的序列，对源自绿藻或甲藻的遗传构建体进行了优化，以便在动物来源的培养细胞中进行质膜表达。接下来，当使用膜片钳法进行电生理学实验时，在所测量的任何RhBest样品中均未观察到光电流。之后，我们在改变可见光的波长时确认了光响应，但它对任何波长的光都没有响应。对 Oded Beja 博士新提供的源自海藻的 RhBest 基因进行了高效液相色谱测量。结果证实，在黑暗条件下，大多数全反式视黄醛作为发色团结合在分子内。此外，新近发现，红光照射会导致全反式视网膜的比例减少和11-顺式视网膜的积累。这表明，RhBest的光照射引起从全反式到11-顺式的光异构化反应，这与RhBest的光异构化不同。目前，申请人负责的一篇来自海洋藻类的RhBest论文已提交给Nat Biol。