光信号変換におけるソフトな分子間相互作用の果たす役割

软分子间相互作用在光信号转换中的作用

• 批准号: 16048213
• 负责人: 今井 啓雄
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kyoto University
• 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16048213/
• 关键词: ロドプシン; G蛋白質; 分光光度計; タンパク質; 錐体; 視物質; 光受容; ノックイン

視覚機能を担う光受容タンパク質(明暗視を司るロドプシン、色覚を司る錐体光受容タンパク質)が関わるソフトな分子間相互作用について、主にCCD分光光度計を用いた吸収分光学・反応速度論的な方法により研究を行った。(1)ロドプシンの機能発現機構天然の視細胞外節膜試料を用いて、ロドプシンが光受容した後、活性化状態形成に至る反応過程をG蛋白質(Gt)存在下・非存在下で吸収スペクトル・反応速度両面から詳細に観測した。その結果、Gtを活性化するメタII中間体はGtの不活性型であるGDP結合型とは結合しないが、その前駆体であるメタIb中間体が結合し、その後のメタIIによる活性化を引き起こすことを解明した。また、ロドプシンをリン酸化して不活性化する酵素を発現・精製し、分光学的研究に適用できるようにした。(2)錐体光受容タンパク質の機能発現機構色覚異常を引き起こす変異が挿入されている錐体光受容タンパク質の機能を解析した。膜貫通領域に存在するプロリン残基を置換した場合は錐体・桿体のタンパク質共機能しないが、Gtとの相互作用部位近傍に存在するグルタミン酸残基を置換した場合は、桿体の蛋白質のみ機能することがわかった。また、中間体の挙勦についても錐体蛋白質ではアミノ酸変異の影響が観測されたが、ロドプシンでは効果が観測されない場合が見られた。これらの結果は、錐体光受容タンパク質特有の構造変化、G蛋白質との相互作用の存在を示唆している。(3)ノックインマウスを用いた桿体外節膜における情報伝達機構上記のタンパク質間相互作用が天然膜環境で視覚機能に与える影響を検討するため、視細胞外節膜中に任意の受容体を発現するノックインマウス系を構築した。中間体の反応速度が異なるロドプシン変異体を発現する視細胞の応答解析と分子の挙動を比較することにより、これらの中間体が視覚機能に果たす役割を同定することができた。

我们主要利用CCD分光光度计研究吸收光谱和反应动力学，以研究涉及视觉功能中发挥作用的光感受器蛋白（控制光和暗视觉的视紫红质，以及控制色觉的视锥细胞蛋白）的软分子间相互作用的研究。是使用一种方法进行的。 (1) 视紫红质的功能表达机制 使用天然光感受器外节膜样品，分析了在存在和不存在 G 蛋白 (Gt) 的情况下视紫红质接收光后导致活化状态形成的反应过程的吸收光谱。・进行了详细观察从反应速率的两方面来看。结果，激活 Gt 的 Meta II 中间体不会与 Gt 的非活性 GDP 结合形式结合，但其前体 Meta Ib 中间体会结合并抑制 Meta II 随后的激活，我发现了导致这种情况的原因。他们还表达并纯化了一种使视紫红质磷酸化和失活的酶，使其适用于光谱研究。 (2)视锥细胞感光蛋白的功能表达机制我们分析了插入导致色盲的突变的视锥细胞感光蛋白的功能。当跨膜区域中的脯氨酸残基被取代时，视锥蛋白和视杆蛋白不会共同发挥作用，但当与 Gt 相互作用位点附近的谷氨酸残基被取代时，我发现只有视杆蛋白起作用。此外，关于中间体的行为，在视锥蛋白中观察到氨基酸突变的影响，但在某些情况下在视紫红质中没有观察到影响。这些结果表明存在特定于视锥光感受器蛋白的结构变化以及与 G 蛋白的相互作用。 (3)使用敲入小鼠视杆外节膜中的信息传递机制为了研究上述蛋白质-蛋白质相互作用对自然膜环境中视觉功能的影响，我们在外节膜上表达了任意受体我们构建了一个敲入小鼠系统来做到这一点。通过分析表达不同中间反应速率的视紫红质突变体的感光细胞的反应并比较分子行为，我们能够确定这些中间体在视觉功能中所起的作用。

项目成果

Expression and localization of human endothelin B receptor in the retinal rod cells of knockin mice

人内皮素B受体在敲入小鼠视网膜杆状细胞中的表达和定位

• 发表时间: 2005
• 期刊: Exp.Eye Res. (In press)
• 作者: S.Kuwayama;K.Terao;T.Kodama
• 通讯作者: T.Kodama

Identification of a protanomalous chimpanzee by molecular genetic and electroretinogram analyses.

通过分子遗传和视网膜电图分析鉴定原始异常黑猩猩。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Vision Research 45
• 作者: Terao;K.;Mikami;A.;Saito;A.;Itoh;S.;Ogawa;H.;Takenaka;O.;Sakai;T.;A.;Teramoto;M.;Udono;T.;Emi;Y.;Kobayashi;H.;Imai;H.;Shichida;Y.;Koike;S.
• 通讯作者: S.

蛋白質・核酸・酵素 増刊号「生命秩序を担う生体超分子」

蛋白质、核酸和酶特刊：“负责生命秩序的生物超分子”

• 发表时间: 2005
• 作者: S.Kuwayama;K.Terao;T.Kodama;T.Sugawara;H.Ueyama;今井啓雄
• 通讯作者: 今井啓雄

Genetic mechanism underlying the parallelism for adaptation to deep-water habitat revealed by RH1llgene in East African cichlid fishes.

RH1ll基因揭示了东非慈鲷鱼类适应深水栖息地的平行性的遗传机制。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.Natl.Acad.Sci.USA (In press)
• 作者: Ken Kawaguchi;Kouei Suita;Yu Suzuki;Kimiko Umemoto;Yasumoto Nakazawa;Tetsuo Asakura;S.Kuwayama;K.Terao;T.Kodama;T.Sugawara
• 通讯作者: T.Sugawara

Amino acid residues responsible for the meta-III decay rates in rod and cone visual pigments.

负责视杆和视锥视觉色素中元 III 衰变率的氨基酸残基。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Biochemistry 44
• 作者: S.Kuwayama