光受容蛋白質の機能多様性とそれを生み出す分子特性の分子生理学・生化学的解析

光感受器蛋白功能多样性及其生成分子特征的分子生理学和生化分析

• 批准号: 07J09175
• 负责人: 塚本 寿夫
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J09175/
• 关键词: 光受容タンパク質; ロドプシン; Gタンパク質; 構造変化; 蛍光

本研究課題では、動物の視覚などを担う「普通」のロドプシンおよびその類似タンパク質(以下ロドプシン類と呼ぶ)とは正反対の全トランス型から11シス型への発色団レチナールの異性化反応を起こすロドプシン類であるペロプシンやレチノクロムが機能発現する際に必要な分子メカニズムが、「普通」のロドプシンとどのように異なるのか(似ているのか)を明らかにすることを目指して、研究を行っている。前年度までの研究から、通常のロドプシン類を調製する条件(界面活性剤で可溶化)では、ペロプシン・レチノクロムの性質が大きく変化してしまうことが明らかになっていた。また前年度までにグリセリンを添加することにより界面活性剤の影響を緩和できることもわかっていた。そこで今年度は、主にレチノクロムを用いて、グリセリンを添加した試料あるいは、脂質存在下で界面活性剤を除去し、脂質小胞(リポソーム)に再構成した試料を用いて、機能発現メカニズムを解析した。「普通」のロドプシン類を用いた実験では、6番目の膜貫通ヘリックスの特定の部位に蛍光プローブを導入し、その蛍光特性を光受容(レチナールの光異性化)前後で測定することにより、それらの機能発現メカニズムを解析することができる。そこで、レチノクロムについて6番目の膜貫通ヘリックスの同じ位置に蛍光プローブを導入したタンパク質を調製し、それらの蛍光特性をグリセリン添加条件、リポソーム再構成条件の2つの条件で測定した。その結果、レチノクロムでは「普通」のロドプシン類が光を受容する際に見られるような蛍光特性の変化が見られなかった。この結果は、少なくともレチノクロムが光を受容する際には、「普通」のロドプシン類とは異なるメカニズムで機能が発現することを示唆している。

进行这项研究主题是为了澄清表达peropsin和视网膜色素所需的分子机制如何导致从整个反式类型到11个CIS类型的发色团视网膜异构化的视紫红蛋白，这是“正常”的Rhopopsin及其相似蛋白的相反（与rhodepins相似）（与rheafters siel）相似（与Rhereaf to rhodops ins and Inland）（相似）视紫红质。直到上一年的研究表明，在正常条件下，Peroptin和视网膜色素的特性急剧变化（用表面活性剂溶解）。还众所周知，到上一年，可以减轻甘油的添加。因此，今年，我们使用添加甘油的样品（主要使用视网膜色素）或在脂质存在下除去表面活性剂的样品分析了功能表达的机制，并将其重构为脂质囊泡（脂质体）。在使用“正常”视紫红蛋白的实验中，可以通过在第六跨膜螺旋的特定部位引入荧光探针来分析其功能表达的机制，并在光感受之前和之后测量其荧光性能（视网膜化的光异构化）。因此，制备了在第六个跨膜螺旋上引入荧光探针的蛋白质，以进行视网膜色素，并在两种条件下测量其荧光性能：甘油添加条件和脂质体重新基准条件。结果，如“正常”视紫红蛋白获得光线时所见，在视网膜色素中未观察到荧光性能的变化。该结果表明，至少在视网膜染料接收光时，功能的表达与“正常”视紫红蛋白不同。

项目成果

Gタンパク質活性化能に差異のあるロドプシン類における発色団レチナール周辺領域の構造変化の比較解析

不同G蛋白激活能力的视紫质中发色团视网膜周围区域结构变化的比较分析

• 发表时间: 2007
• 作者: Kato;J.;塚本 寿夫;小柳 光正;寺北 明久;高野 浩輔;高田 英一郎;小柳 光正;Emi Kawano-Yamashita;塚本 寿夫
• 通讯作者: 塚本 寿夫

Comparative study on conformational changes of vertebrate and invertebrate-type rhodopsins using site-directed fluorescence labeling

定点荧光标记对脊椎动物和无脊椎动物视紫红质构象变化的比较研究

• 发表时间: 2008
• 作者: Fukumura;K.;片岡直行;片岡直行;Takefumi. Morizumi;Takahiro Yamashita;Mitsumasa Koyanagi;寺北明久;Akihisa Terakita;Takeo Horie;Emi Kawano-Yamashita;Masaki Torii;塚本 寿夫;寺北明久;塚本寿夫;酒井佳寿美;木俣直規;藤田彩理;Hisao Tsukamoto
• 通讯作者: Hisao Tsukamoto

Identification and characterization of a protostome homologue of peropsin from a jumping spider

• DOI: 10.1007/s00359-009-0493-9
• 发表时间: 2010-01-01
• 期刊: JOURNAL OF COMPARATIVE PHYSIOLOGY A-NEUROETHOLOGY SENSORY NEURAL AND BEHAVIORAL PHYSIOLOGY
• 影响因子: 2.1
• 作者: Nagata, Takashi;Koyanagi, Mitsumasa;Terakita, Akihisa
• 通讯作者: Terakita, Akihisa

Comparative study on conformational changes of rhodopsins having functionally varied properties using site-directed fluorescence labeling

使用定点荧光标记对具有功能变化特性的视紫红质构象变化进行比较研究

• 发表时间: 2009
• 作者: 岩本;和良;内田;諭;倉林;秀男;高木;眞佐子;田中;茂彦;八木橋;宏勇;Nagata Takashi;Tsukamoto Hisao;Tsukamoto Hisao;Mitsumasa Koyanagi;Akihisa Terakita;Tsukamoto Hisao;Tsukamoto Hisao
• 通讯作者: Tsukamoto Hisao

The Magnitude of the Light-induced Conformational Change in Different Rhodopsins Correlates with Their Ability to Activate G Proteins

• DOI: 10.1074/jbc.m109.016212
• 发表时间: 2009-07-31
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Tsukamoto, Hisao;Farrens, David L.;Terakita, Akihisa
• 通讯作者: Terakita, Akihisa