全長型アニオンチャネルロドプシンのイオン輸送機能：C末端ドメインの役割について

全长阴离子通道视紫红质的离子传输功能：C 端结构域的作用

• 批准号: 22K06120
• 负责人: 出村 誠
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06120/
• 关键词: ロドプシン; イオンチャネル; 遺伝子組み換え発現; 全長; イオン輸送; キネティクス; 膜タンパク質; イオン選択性; 光反応; 相互作用

光で活性化してアニオンを受動輸送するアニオンチャネルロドプシン(ACR)は、膜貫通ドメインのうしろに長いC末端ドメインをもつ。しかし 、これまでの研究でC末端ドメインは切除されてきたため、機能的役割はわかっていない。これを解明するために、我々は世界初の全長型ACRの遺伝子組換え発現系を構築した。さらに、全長型ACRではアニオン選択性が変化し、C末端ドメインと膜貫通ドメインの間の相互作用が示唆された。そこで本 研究では、(1)C末端および膜貫通ドメインの間の相互作用を確かめる、(2)変異体を用いて相互作用部位を特定する、(3)アニオン選択性と相互作用の関連性を明らかにする。本研究は、天然状態のACRの姿を明らかにする世界で唯一の研究である。2022年度はまず、上記(1)について検討を行った。検討を行う中で、C末端ドメインは天然変性領域であり、同時にリン酸化修飾を受けることを新たに発見した。リン酸化修飾は、C末端ドメインの構造形成および膜貫通ドメインとの相互作用に必須であるという結果を得た。さらに、上記(2)について、C末端ドメインは膜貫通ドメインの細胞質側領域と相互作用する。リン酸化修飾されたC末端ドメインは、細胞質側領域に数個あるArg残基と強い相互作用をする可能性が高いことがわかってきた。本年度の成果は、以前の成果と併せて国際的な論文雑誌に投稿し、査読中である。

激活光的阴离子通道Ropopsin（ACR）在跨膜结构域后面具有长长的C末端结构域。但是，由于先前的研究已切除了C末端结构域，因此功能作用尚不清楚。为了阐明这一点，我们为全长ACR构建了世界上第一个重组表达系统。此外，全长ACR改变了阴离子的选择性，表明C末端和跨膜结构域之间存在相互作用。因此，这项研究揭示了（1）C端与跨膜结构域之间的相互作用，（2）使用突变体鉴定相互作用位点，以及（3）阴离子选择性和相互作用之间的关联。这项研究是世界上唯一揭示ACR在其自然状态中出现的研究。在2022财年，我们首先讨论了上述（1）。在调查过程中，我们发现C末端结构域是一个自然变性的区域，同时进行了磷酸化修饰。我们发现，磷酸化修饰对于形成C末端结构域和与跨膜结构域的相互作用至关重要。此外，对于上面的（2），C末端结构域与跨膜结构域的细胞质区域相互作用。已经发现，磷酸化的C末端结构域可能与细胞质区域中的几个ARG残基相互作用。今年的结果已与先前的结果一起提交给国际期刊，目前正在同行审查。

项目成果

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Comparative study in thermodynamics of microbial proton-pumping rhodopsins identified in various temperature environments

不同温度环境下微生物质子泵视紫红质的热力学比较研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryouhei Ohtake;Kaori Kondo;Makoto Demura;Takashi Kikukawa;Takashi Tsukamoto
• 通讯作者: Takashi Tsukamoto

Biological role and molecular mechanism of preferential NO3- transport by full-length Guillardia theta anion channelrhodopsin 1

全长Guillardia theta阴离子通道视紫红质1优先转运NO3的生物学作用和分子机制

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuya Ohki;Ryouhei Ohtake;Yukino Sato;Takuma Watanabe;Jo Watanabe;Makoto Demura;Takashi Kikukawa;Takashi Tsukamoto
• 通讯作者: Takashi Tsukamoto

Comprehensive thermodynamic analysis for microbial proton pump rhodopsins identified in various temperature environments

对各种温度环境下鉴定的微生物质子泵视紫红质的综合热力学分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryouhei Ohtake;Kaori Kondo;Makoto Demura;Takashi Kikukawa;Takashi Tsukamoto
• 通讯作者: Takashi Tsukamoto

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