新規ロドプシンの特性を利用したG蛋白質共役受容体の活性化状態の変異体解析

利用新型视紫红质的特性对 G 蛋白偶联受体的激活状态进行突变分析

• 批准号: 15657034
• 负责人: 寺北 明久
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15657034/
• 关键词: ロドプシン; G蛋白質共役型受容体; G蛋白質; レチナール; 活性化型

前年度の研究において、新規ロドプシンにおいては、Trp265は不活性状態と活性化状態においてレチナールと相互作用し、Ala269は、活性化状態では、レチナールとの距離が近づき相互作用が強まると考えちれた。この2つの残基は共に、ウシロドプシン結晶構造中でヘリックス6に存在し、αヘリックス1巻き分しか位置が異ならないので、G蛋白質活性化メカニズムを考える上で興味深い。今年度はTrp265やAla269は、レチナールのβイオノン部分と相互作用していると考えられるので、以下の2つの研究を実施した。1.新規ロドプシンにおいて、アゴニストである全トランス型レチナールと相互作用するアミノ酸残基の全貌を明らかにするために、ウシロドプシンにおいて、レチナールのポリエン鎖から<4.5Åに存在するアミノ酸残基に対応する新規ロドプシンのアミノ酸残基に変異を網羅的に導入した。具体的には、Y113A,G114L,G114A,L117A,T186A,C187A,S188A,L189A,W191A,W191L各変異体の発現用コンストラクトを作製し、発現を確認した。2.Trp269やAla269はアゴニストである全トランス型レチナールと相互作用しているので、この位置の変異が11シス型レチナールと全トランス型レチナールへの親和性を変化させるのかを分光学的に測定した。その結果、Trp265に変異を導入すると側鎖の体積が小さいほど全トランス型レチナールへの親和性が増大し、Ala269の場合は、側鎖が大きくなるほど全トランス型レチナールへの親和性が低下した。また、これらの変異体のG蛋白質活性化能を詳細に検討した結果、Trp265の変異は、アゴニストとの相互作用が低下し、G蛋白質の活性化能が低下するのに対し、Ala269の変異は、全トランス型レチナールの構造が歪められるためにG蛋白質活性化が低下した可能性が考えられた。

在上一年的研究中，人们认为在新型视紫红质中，TRP265与视网膜在非活性和活化状态下相互作用，而ALA269在激活状态下与视网膜相互作用，并且这种相互作用变得更加明显，并且活跃状态。这两种残基都存在于牛Rhopopsin晶体结构中的螺旋6中，并且仅在α-螺旋的一转位置上有所不同，这使其在考虑G蛋白激活的机理方面变得有趣。今年，TRP265和ALA269被认为与视网膜的β-离子酮部分相互作用，因此我们进行了两项研究，如下所示：1。在新型的视紫红质中，将突变全面引入新型紫op蛋白的氨基酸残基中，这些氨基酸残基与氨基酸残基相对应与agonist and-Trans tym-trans typer atiminal contiminal contrans-tyminal copture contrans-trans typer contimin coptimin，<4.视网膜的多烯链。具体而言，制备了Y113A，G114L，G114A，L117A，T186A，C187A，S188A，S188A，L189A，W191A和W191L突变体的表达构建体，并确认了表达。 2。由于TRP269和ALA269与激动剂全型视网膜相互作用，因此我们通过光谱确定该位置的突变是否改变了对11-CIS型视网膜和全反式视网膜的亲和力。结果，当将突变引入TRP265中时，侧链体积越小，在ALA269的情况下，侧链越大，对全反式视网膜的亲和力越低。此外，在详细检查了这些突变体激活G蛋白的能力后，据认为，TRP265中的突变减少了与激动剂的相互作用并降低了G蛋白的激活，而ALA269中的突变会减少G蛋白因全疗中视网膜的结构而引起的G蛋白激活。

项目成果

寺北明久: "ロドプシン類の分子進化と多様性"比較生理生化学. (印刷中). (2004)

Akihisa Terakita：“视紫红质的分子进化和多样性”比较生理生物化学（出版中）。

The opsins

• DOI: 10.1186/gb-2005-6-3-213
• 发表时间: 2005-01-01
• 期刊: GENOME BIOLOGY
• 影响因子: 12.3
• 作者: Terakita, A

Mitsumasa Koyanagi: "Bistable UV pigment in the lamprey pineal"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. (印刷中). (2004)

Mitsumasa Koyanagi：“七鳃鳗松果体中的双稳态紫外线色素”Proc.Natl.Acad.Sci.USA（出版中）。

Akihisa Terakita: "Counterion displacement in the molecular evolution in rhodopsin family"Nature Structural & Molecular Biology. 11. 284-289 (2004)

Akihisa Terakita：“视紫红质家族分子进化中的反离子位移”Nature Structural