Elucidation of protein molecular basis in the information transmission mechanism of magnetoreception

阐明磁感受信息传递机制中的蛋白质分子基础

基本信息

批准号：
21K06093
负责人：
新井栄揮
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institutes for Quantum Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

磁場の方位や強さを知覚する感覚である「磁覚」は、鳥類を始めとする多くの動物の行動（渡り・帰巣・採餌・繁殖等）に利用されている。近年の研究では、網膜細胞上の蛋白質クリプトクロム（CRY）が青色光受容時に量子磁気センサーとして機能しうることが明らかにされつつある。しかし、CRYと相互作用して磁場情報を神経系に伝達するCRY受容体、もしくは、CRYの磁場感受機能を補助するCRY受容体は特定されていない。本研究では、複数のCRY受容体候補蛋白質を調製し、磁場感受機能発揮時のCRYを認識するCRY受容体の特定を目指す。2022年度は、2021年度に作製に成功したヨーロッパコマドリ由来erCRY4とerCRY4受容体候補の一種である電位依存性カリウムチャンネルサブファミリーV細胞内ドメイン2（erKCNV2-2）の相互作用を精査した。リアルタイムPCRの技術を応用し、青色光照射下における①erCRY4単独、②erKCNV2-2単独、③erCRY4/erKCNV2-2混合液の熱安定性を評価した結果、③の熱転移温度は①よりも2℃程度、②よりも5℃程度、それぞれ上昇していた。この熱安定性の向上から、erCRY4とerKCNV2-2が青色光照射時に相互作用することが示唆された。一方、カワラバト由来clCRY4と相互作用することが明らかにされている鉄硫黄クラスター輸送蛋白質clISCA1は、erCRY4と混合しても熱転移温度の変化は0.3℃程度であった。この結果から、CRY4とISCA1は生物種を超えた交差反応を生じない可能性や、生物種によってCRY4受容体の種類が異なる可能性も明らかになった。更に、erCRY4とerKCNV2-2が相互作用することでerCRY4が多量体化する可能性を示すX線小角散乱(SAXS)の実験結果が得られており、現在詳細を解析中である。

磁性感是一种感知磁场的方向和强度的感觉，用于许多动物的行为，包括鸟类（迁移，归巢，觅食，繁殖等）。最近的研究表明，在接收蓝光时，视网膜细胞上的蛋白质加密（CRY）可以用作量子磁传感器。但是，尚未确定与CRY相互作用以将磁场信息传输到神经系统的哭泣受体，或者已经鉴定出有助于CRY的磁场灵敏度功能的哭泣受体。在这项研究中，我们旨在制备多种哭泣受体候选蛋白，并鉴定出在发挥磁场灵敏度功能时识别哭泣的哭泣受体。在2022年，我们研究了欧洲知更鸟的Ercry4与2021年成功生产的Ercry4与电压依赖性的钾通道亚家族V细胞内结构域2（ERKCNV2-2）（一种ERCRY4受体候选者）的相互作用。使用实时PCR技术，我们评估了单独的1）ERCRY4的热稳定性，2）单独的ERKCNV2-2和3）ERCRY4/ERKCNV2-2在蓝光光照射下混合液体混合液体，并发现2°C的2°C供2°C进行2°C的2°C，在2°C中，3增加了3次，并发现2°C约为2°C的2°C，将其增加约2°C。 2°C 2°C持续2°C。热稳定性的这种改善表明，当用蓝光照射时，Ercry4和Erkcnv2-2相互作用。另一方面，即使与Ercry4混合，也已证明与Clcry4相互作用的铁硫簇转运蛋白Clisca1也约为0.3°C。这些结果还表明，CRY4和ISCA1可能不会引起超越物种的交叉反应，并且Cry4受体的类型可能因物种而不同。此外，已经获得了X射线小角度散射（SAX）的实验结果，这表明ERCRY4可以在ERKCNV2-2相互作用并目前正在进行详细分析时将ERCRY4进行多生成ERCRY4。