紫外線感受性光センサーの環境適応メカニズム

• Project/Area Number: 19045018
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 七田 芳則 Kyoto University, 大学院・理学研究科, 教授 (60127090)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥6,800,000 (Direct Cost: ¥6,800,000); Fiscal Year 2008: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2007: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
• Keywords: 紫外線 / ロドプシン / 光感受性 / 環境適応 / 視覚 / レチナール / 光異性化 / 量子収率

Research Abstract

交付申請書に記載の研究計画にしたがって、マウスの紫外光感受性視物質(マウスUV)において高い光感受性に関与することが明らかとなった113番目のグルタミン酸残基(E113)の可視光感受性視物質(ウシロドプシン)の光異性化における役割を検討するため、以下の実験を行った。
(1) ウシロドプシンの高い光感受性をもたらすアミノ酸残基の特定
ウシロドプシンのE113Q変異体の光感受性が低下したことにより、可視光感受性視物質においてもE113が高い光感受性に関与することが明らかとなった。さらに、E113をそれ以外の19種のアミノ酸に置換した一連の変異体を作製しそれらの光感受性を測定した結果、全ての変異体で低下が見られたため、この位置はグルタミン酸であることがロドプシンの高い光感受性に必要であることが分かった。
(2) グルタミン酸の位置を変えたロドプシンにおける光感受性の比較
E113はロドプシン類においてプロトン化シッフ塩基の対イオンとして機能しているが、このグルタミン酸の位置を近傍で変化させても対イオンとして働く場所がいくつか知られている。そこで負電荷の位置が光感受性に及ぼす影響を検討するために、グルタミン酸残基の位置を変えた変異体を用いて光感受性を測定した。その結果、94番目や117番目などの位置にグルタミン酸残基の位置を変えた場合でも113番目の場合と同程度の光感受性を示すことが分かった。

Research Products

• [Journal Article] E113 is required for the efficient photoisomerization of the unprotonated chromophore in a UV-absorbing visual pigment (2008)
  • Author(s): Tsutsui K, Imai H, Shichida Y
  • Journal Title: Biochemistry 47 Pages: 10829-10833
  • 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): Yamashita T, Terakita A, Kai Shichida Y
  • Journal Title: J. Neurochem. 106 Pages: 850-859
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression and comparative characterization of Gq-coupled invertebrate visual pigments and melanopsin (2008)
  • Author(s): Terakita A, Tsukamoto H, Koyanagi M. Sugahara M, Yamashita T.
  • Journal Title: J. Neurochem 105 Pages: 883-90
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoisomerization efficiency in UV-absorbing visual pigments: protein-directedisomerization of an unprotonated retinal Schiff base. (2007)
  • Author(s): K. Tsutsui
  • Journal Title: Biochemistry 46 Pages: 6437-6445
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Physiological properties of rod photoreceptor cells in green-sensitive cone pigmentknock-in mice. (2007)
  • Author(s): K. Sakurai
  • Journal Title: J. Gen. Physiol. 130 Pages: 21-40
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two isoforms of chicken melanopsins show blue light sensitivity. (2007)
  • Author(s): M. Torii
  • Journal Title: FEBS Lett. 581 Pages: 5327-5331
  • Peer Reviewed
• [Presentation] E113 is required for the efficient photoisomerization in UV-absorbing visual pigments (2008)
  • Author(s): K. Tsutsui, H. Imai, Y. Shichida
  • Organizer: 13th International Conference on Retinal Proteins
  • Place of Presentation: Barcelona (Spain)
  • Year and Date: 2008-06-19
• [Presentation] 紫外線感受性視物質における高効率な光異性化の機構 (2007)
  • Author(s): 筒井 圭
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 弘前大学
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Book] 視覚の進化 (2008)
  • Author(s): 七田芳則
  • Total Pages: 180
  • Publisher: オフィスエム
• [Book] 動物の感覚とリズム(分担執筆:視覚の初期過程) (2007)
  • Author(s): 寺北明久、七田芳則
  • Total Pages: 182
  • Publisher: 培風館
• [Remarks]
  • URL: http://photo1.biophys.kyoto-u.ac.jp/