GTP結合蛋白質をはじめとする光情報伝達分子群の多様性と進化

包括 GTP 结合蛋白在内的光转导分子的多样性和进化

基本信息

批准号：
08257204
负责人：
深田吉孝
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

交付申請書に記載の研究実施計画に沿って研究を進め、以下の知見を得た。1.ニワトリ松果体における概日時計の光位相調節メカニズムを知るため、光受容蛋白質ピノプシンの情報下流を検索した。具体的には、トランスデューシン類似のG蛋白質がピノプシンと共役して光情報を変換している可能性が高いと考え、ヒヨコ松果体cDNAライブラリーより、3量体G蛋白質αサブユニットの遺伝子を検索した。その結果、GT1α(桿体型トランスデューシン)・Go1α・Go2α・Gi2α・Gi3αをコードする5種類のcDNAが単離できたが、いずれも百日咳毒素によるADPリボシル化部位をもつことがわかった。松果体概日時計の光位相シフトが百日咳毒素に非感受性であることを考え併せると、これらのG蛋白質が時計の光位相シフトを媒介する可能性は低い。そこでさらに、特異抗体を用いて他のG蛋白質を探索したところ、Gq/11αが松果体に豊富に存在することを見出した。この遺伝子をヒヨコ松果体cDNAライブラリーより単離したところ、百日咳毒素によるADPリボシル化部位をもたないことがわかった。脊椎動物の光受容蛋白質はトランスデューシンGtと共役するが、イカ・タコ・ショウジョウバエなど無脊椎動物のロドプシンはGqと共役して光情報を変換増幅することが知られている。ニワトリ松果体という光受容組織においてピノプシンがGtならびにGqという2つのG蛋白質と共役しているとすれば、光情報変換のシステムとしての進化を考える上で極めて興味深い現象といえる。2.ある種の動物の脳深部には長日・短日を認識する光受容体が存在し、季節性繁殖などの生理現象を司ると考えられているが、その分子実体は全く不明であった。本研究において、光受容体遺伝子の高感度検索を行った結果、ヒキガエルの脳深部mRNAから光受容蛋白質をコードすると考えられる遺伝子を単離することに成功した。

本研究按照资助申请中所述的研究实施计划进行，并获得以下研究结果。 1. 为了了解鸡松果体生物钟的光相位调节机制，我们搜索了光感受器蛋白pinopsin下游的信息。具体来说，我们认为转导蛋白样G蛋白与松视蛋白偶联并转换光学信息的可能性很高，我们从鸡松果体cDNA文库中提取了三聚体G蛋白α亚基并搜索了基因。结果，分离出编码GT1α(杆状转导蛋白)、Go1α、Go2α、Gi2α和Gi3α的5个cDNA，并且均发现它们具有百日咳毒素的ADP核糖基化位点。鉴于松果体生物钟的光学相移对百日咳毒素不敏感，这些 G 蛋白不太可能介导时钟的光学相移。当他们使用特异性抗体进一步寻找其他G蛋白时，他们发现Gq/11α大量存在于松果体中。当从鸡松果体cDNA文库中分离出该基因时，发现其不具有由百日咳毒素引起的ADP核糖基化位点。脊椎动物的光感受器蛋白与转导蛋白 Gt 偶联，而鱿鱼、章鱼和果蝇等无脊椎动物中的视紫红质则与 Gq 偶联，以转换和放大光信息。如果松视蛋白与鸡松果体（感光组织）中的两种 G 蛋白（Gt 和 Gq）偶联，那么在考虑光信息转换系统的进化时，这是一个非常有趣的现象。 2. 识别长日和短日的光感受器存在于某些动物的大脑深处，被认为负责季节性繁殖等生理现象，但它们的分子实体完全未知。在这项研究中，通过对光感受器基因的高灵敏度搜索，我们成功地从蟾蜍的深部脑 mRNA 中分离出了一种被认为编码光感受器蛋白的基因。