酵素型ロドプシン：光でON-OFFする酵素が描く新しい微生物の生き様

酶型视紫红质：通过光开关的酶吸引微生物的新生活方式

• 批准号: 21K19134
• 负责人: 吉澤 晋
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19134/
• 关键词: ロドプシン; 光受容体; トランスクリプトーム; 海洋微生物; 光受容; 真核微生物; ロドプシン; 光受容体; トランスクリプトーム; 海洋微生物; 光受容; 真核微生物

微生物は“光”をどのような機構で受け取り、どのように利用しているのか？近年、数個体の真核微生物ゲノムから光受容体(ロドプシン)と酵素が融合したタンパク質が見つかり、光に応じて酵素活性をON-OFFすることが明らかになった。しかしながら、酵素型ロドプシンの遺伝的多様性や微生物への分布のみならず、機構発現メカニズムも未解明である。本研究では、真核微生物トランスクリプトームの情報解析、機能ドメインの機能予測、異種発現系を用いた機能解析などを駆使することで、酵素型ロドプシンの生物学的役割を解き明かすことを目的とする。本年度（2022年度）は昨年度に実施したロドプシン以外の機能ドメインがORFに含まれる配列の、機能部分に注目した情報解析を引き続き実施した。1stスクリーニングでは、微生物型ロドプシン配列の約2%が機能ドメインを持つ何らかの酵素型ロドプシンである可能性が示唆されたが、各配列を詳細に調べると以下の事柄が明らかになった。1. 酵素型ロドプシンの可能性のある配列は、主に真核微生物のトランスクリプトームデータから見つかった。2. 機能ドメイン予測から推定された機能遺伝子の断片配列しか含まない配列が多数存在した。3. レチナールと結合するアミノ酸部位が保存されていない配列が多数存在した。今後の研究では、ロドプシンおよび機能ドメインの全長配列を含むORFであり、かつレチナールと結合する部位が保存されている配列に対象を絞って解析を実施する。

微生物会采用哪些机制获得“光”，它们如何使用它？近年来，在几种真核微生物中融合了感光细胞（Rhodopsin）和酶的蛋白质，并且已经揭示了酶活性以响应光而打开和关闭。然而，不仅酶的视紫红质在微生物中的遗传多样性和分布，而且机理表达的机制也是未知的。这项研究的目的是通过利用真核微生物转录组的信息分析，功能域的功能预测以及使用异源表达系统的功能分析来阐明酶型视紫红质的生物学作用。今年（2022年），我们去年继续进行信息分析，重点关注序列的功能部分，在ORF中包含除Rhodopsin以外的功能域。第一次筛选表明，大约2％的微生物视紫红蛋白序列可能是具有功能结构域的酶促淡蛋白，但对每个序列的详细检查揭示了以下内容：1。酶Rhopopsin的可能序列主要是在真核微生物的转录组数据中主要发现的。 2。许多序列仅包含从功能域预测推导的功能基因的片段序列。 3。在许多序列中，与视网膜结合的氨基酸位点不能保守。未来的研究将把分析集中在包含视紫红质和功能结构域的全长序列的序列上，以及与视网膜结合的位点保守的位置。