膜インターフェイスでのG蛋白質共役受容体によるG蛋白質活性化効率の制御機構の解析

• Project/Area Number: 19036029
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 寺北 明久 Osaka City University, 大学院・理学研究科, 教授 (30212062)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2008: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2007: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: シグナル伝達 / G蛋白質共役型受容体 / ロドプシン / 構造変化 / Gタンパク質

Research Abstract

G蛋白質活性化効率が高いウシロドプシンと、低いパラピノプシンの構造変化の「大きさ」を以下の実験により定量的に比較した。
(1)ウシロドプシンとパラピノプシンの膜貫通ヘリックス6に存在する250番目に加えて、227、251、244番目のアミノ酸残基に蛍光色素bimmeを導入したウシロドプシンとパラピノプシンを作製し、光受容前後における水溶性消光分子KIによる蛍光の「見かけの消光効率」を測定した。また、蛍光寿命をオレゴン健康科学大学のファレンス教授の研究室で測定し、見かけの消光効率と蛍光寿命から真の消光効率を算出した。その結果、膜貫通ヘリックス6の構造変化は、ウシロドプシンで大きく、パラピノプシンでは小さいことが明らかになった。さらに、上述の蛍光色素導入変異体に加えて227番目にbkmaneを導入した変異体について、消光剤が存在しない際の、光照射前後での蛍光スペクトルの極大変化を解析した。その結果か照も、構造変化はウシロドプシンで大きく、パラピノプシンでは小さいことが明らかになった。
(2)ヘリックス6の250番目と251番目の位置に蛍光色素bimmeを導入し、またbimaneの消光分子として働くトリプトファンをヘリックス5の226番目と227番目に導入した。それらを用いて、ウシロドプシン・パラピノプシンのヘリックス6のヘリックス5に対する構造変化の「大きさ」を比較した。その結果、ヘリックス6の相対的な動きもウシロドプシンで大きく、パラピノプシンでは小さいことが明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] G protein subtype specificity of rhodopsin intermediates meta rhodopsin Ib and metarhodopsin II (2009)
  • Author(s): Takefumi Morizumi
  • Journal Title: Photochemistry and Photobiology 85 Pages: 57-62
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conformational change of the transmembrane helices II and IV of metabotropic glutamate receptor involved in G protein activation (2008)
  • Author(s): Takahiro Yamashita
  • Journal Title: Journal of Neurochem 106 Pages: 883-890
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Jellyfish vision starts with cAMP signaling mediated by opsin-Gs cascade (2008)
  • Author(s): Mitsumasa Koyanagi
  • Journal Title: Proceedings of National Academy of Science, USA 105 Pages: 1024-1030
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 概日リズムの光同調に関わる光受容タンパク質メラノプシン (2008)
  • Author(s): 寺北明久
  • Journal Title: 時間生物学 14 Pages: 21-28
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression and comparative characterization of Gq-coupled invertebratevisual pigments and melanopsin. (2008)
  • Author(s): Akihisa Terakita
  • Journal Title: Journal of Neurochemistry 105 Pages: 883-890
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pigmented and nonpigmented ocelli in the brain vesicle of the ascidian larva. (2008)
  • Author(s): Takeo Horie
  • Journal Title: The Journal of Comparative Neurology 509 Pages: 88-102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Immunohistochemical characterization of a parapinopsin-containing photoreceptor cell involved in the ultraviolet/green discrimination in the pineal organ of the river lamprey,Lethenteron japonicum. (2007)
  • Author(s): Emi Kawano-Yamashita
  • Journal Title: The Journal of Experimental Biology 210 Pages: 3821-3829
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two isoforms of chicken melanopsins show blue light sensitivity. (2007)
  • Author(s): Masaki Torii
  • Journal Title: FEBS Letters 581 Pages: 5327-5331
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 視覚を担うGタンパク質共役型受容体ロドプシン (2007)
  • Author(s): 塚本 寿夫
  • Journal Title: ファルマシア 43 Pages: 432-436
• [Presentation] Comparative study on visual and non-visual pigments in vertebrate retina (2008)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会、第81会日本生化学会大会合同年会(BMB2008)シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 部位特異的蛍光標識を用いたG蛋白質活性化効率が異なるロドプシン類の活性状態の構造比較解析 (2008)
  • Author(s): 塚本寿夫
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-12-03
• [Presentation] パリエトオプシンの光反応 (2008)
  • Author(s): 酒井佳寿美
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-12-03
• [Presentation] Gタンパク質αサブユニットC末端部位におけるロドプシン中間体との結合および活性化制御部位の分離 (2008)
  • Author(s): 木俣直規
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-12-03
• [Presentation] オールトランスレチナールを発色団にもつオプシン、ペロプシンとレチノクロムの光反応の比較 (2008)
  • Author(s): 藤田彩理
  • Organizer: 日本生物物理学会第46回年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-12-03
• [Presentation] Comparative study on conformational changes of vertebrate and invertebrate-type rhodopsins using site-directed fluorescence labeling (2008)
  • Author(s): Hisao Tsukamoto
  • Organizer: 4th Asia and Oceania Conference on Photobiology
  • Place of Presentation: インド、バラナシ
  • Year and Date: 2008-11-25
• [Presentation] 脊椎動物ロドプシンと近縁なエンセファロプシンの分子特性の生化学的解析 (2008)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 日本動物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-07
• [Presentation] アンドンクラゲの視細胞で機能する光情報伝達系の解析 (2008)
  • Author(s): 小柳光正
  • Organizer: 日本動物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-06
• [Presentation] 脊椎動物の視物質と視覚以外で機能するパラピノプシンの機能発現メカニズムの比較解析 (2008)
  • Author(s): 塚本寿夫
  • Organizer: 日本動物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-06
• [Presentation] ヤツメウナギの松果体UV光受容細胞でパラピノプシンと共局在するアレスチンの同定 (2008)
  • Author(s): 山下(川野)絵美
  • Organizer: 日本動物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-06
• [Presentation] 無脊椎動物と脊椎動物との光受容細胞の情報伝達システムの比較 (2008)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 日本動物学会第79回大会シンポジウム : 光受容システムの普遍性と特殊性
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-05
• [Presentation] ハエトリグモに存在する視物質様タンパク質 (2008)
  • Author(s): 永田崇
  • Organizer: 日本動物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-05
• [Presentation] 爬虫類グリーンイグアナに存在する紫外光受容タンパク質の同定 (2008)
  • Author(s): 和田精二
  • Organizer: 日本動物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-05
• [Presentation] 硬骨魚類に存在する多様なメラノプシンの比較解析 (2008)
  • Author(s): 神野有香
  • Organizer: 日本動物学会第79回大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-05
• [Presentation] モンシロチョウ短波長受容型視物質2種の培養細胞系での発現 (2008)
  • Author(s): 若桑基博
  • Organizer: 日本動物学会第79回大な
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-05
• [Presentation] ロドプシン類のシグナル伝達の多様性と生命システムの摂動への応用の可能性 (2008)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 理研シンポジウム「細胞・発生研究への数理科学的アプローチ」先端研究から探るアクションプラン
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-09-02
• [Presentation] 2つのメラノプシン遺伝子は青色感受性光受容体をコードする (2008)
  • Author(s): 深田吉孝
  • Organizer: 比較生理生化学会第30回大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-07-21
• [Presentation] ハエトリグモ副眼の視物質の解析 (2008)
  • Author(s): 永田崇
  • Organizer: 比較生理生化学会第30回大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-07-21
• [Presentation] 機能未知なロドプシン類似タンパク質エンセファロプシンの性状解析 (2008)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 比較生理生化学会第30回大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2008-07-19
• [Presentation] 眼外光受容における"色検出"に関わる光受容タンパク質の機能解析 (2008)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 山田財団研究交歓会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-05-24
• [Presentation] ハエトリグモの後中眼網膜において特異的に発現する視物質 (2008)
  • Author(s): 永田崇
  • Organizer: 動物学会近畿支部研究発表会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2008-05-24
• [Presentation] Investigation of structural bases of GPCR for regulating G protein activation efficiency with fluorescence spectroscopy. (2008)
  • Author(s): Akihisa Terakita
  • Organizer: Fukuoka Symposium on Molecular soft Interaction ns at Biomembrane Interface.
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-01-25
• [Presentation] メタロドプシンIb中間体におけるGタンパク質αサブユニットC末端との選択的相互作用の解析 (2007)
  • Author(s): 木股 直規
  • Organizer: 第45回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-22
• [Presentation] 無脊推動物ロドプシンにおけるレチナールシッフ塩基周辺のアミノ酸相互作用についての変異体解析 (2007)
  • Author(s): 永田 崇
  • Organizer: 第45回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-22
• [Presentation] 部位特異的蛍光標識を用いた多様なロドプシンの活性化に伴う構造変化の検出の試み (2007)
  • Author(s): 塚本 寿夫
  • Organizer: 第45回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-22
• [Presentation] 円口類と硬骨魚類の松果体における"色"検出機構とオプシンの多様性. (2007)
  • Author(s): 寺北 明久
  • Organizer: 東京大学海洋研究所共同利用研究集会「魚類の適応と進化の統合生物学:遺伝子から行動まで」
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-11-16
• [Presentation] 光受容タンパク質メラノブシンの多様性と性状との連関の解析 (2007)
  • Author(s): 寺北 明久
  • Organizer: 日本動物学会第78回弘前大会
  • Place of Presentation: 弘前
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Presentation] 二胚葉動物アンドンクラゲの光受容タンパク質の同定と解析 (2007)
  • Author(s): 高野 浩輔
  • Organizer: 日本動物学会第78回弘前大会
  • Place of Presentation: 弘前
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Presentation] ロドプシンファミリーの機能未知な主要サブグループ・エンセファロプシンの性状解析 (2007)
  • Author(s): 高田 英一郎
  • Organizer: 日本動物学会第78回弘前大会
  • Place of Presentation: 弘前
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Presentation] 眼外光受容タンパク質パラピノプシンの多様性の解析 (2007)
  • Author(s): 小柳 光正
  • Organizer: 日本動物学会第78回弘前大会
  • Place of Presentation: 弘前
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Presentation] Comparative characterization of bistable pigments in visual and non-visual photoreception (2007)
  • Author(s): Akihsa Terakita
  • Organizer: 7th International congress of comparative physiology and biochemistry
  • Place of Presentation: Salvador, Brazil
  • Year and Date: 2007-08-16
• [Presentation] Immunohistochemical characterization of parapinopsin-containing photoreceptor cell involved in the UV/green discrimination in the pineal organ (2007)
  • Author(s): Emi Kawano-Yamashita
  • Organizer: 7th International congress of comparatve Physiology and biochimistr
  • Place of Presentation: Salvador, Brazil
  • Year and Date: 2007-08-12
• [Presentation] 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 (2007)
  • Author(s): 塚本 寿夫
  • Organizer: 第14回日本光生物学協会年会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2007-07-31
• [Presentation] 松果体の光受容タンパク質パフビノアシンの多様性 (2007)
  • Author(s): 寺北 明久
  • Organizer: 第14回日本光生物学協会年会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2007-07-30
• [Presentation] 培養細胞系で発現した無脊椎動物視物質とメラノプシンの比較解析 (2007)
  • Author(s): 寺北 明久
  • Organizer: 日本比較生理生化学会第29回大会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2007-07-08
• [Presentation] ハエトリグモの視物質と色覚メカニズムの関連 (2007)
  • Author(s): 永田 崇
  • Organizer: 日本比較生理生化学会第29回大会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2007-07-08
• [Presentation] 二胚葉動物における光受容系の分子基盤の解析 (2007)
  • Author(s): 小柳 光正
  • Organizer: 日本比較生理生化学会第29回大会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2007-07-08
• [Presentation] アンドンクラゲの視覚系の分子基盤の解析 (2007)
  • Author(s): 高野 浩輔
  • Organizer: 日本動物学会近畿支部講演会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2007-05-19
• [Book] 見える光、見えない光 : 動物と光のかかわり (2009)
  • Author(s): 寺北明久
  • Total Pages: 241
  • Publisher: 共立出版
• [Book] シリーズ21世紀の動物科学 動物の感覚とりズム (2007)
  • Author(s): 寺北 明久
  • Publisher: 培風館