| Project/Area Number |
20K15900
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 46010:Neuroscience-general-related
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
細島 頌子 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (90847914)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 微生物ロドプシン / ヘリオロドプシン / オプトジェネティクス / 光遺伝学 / 膜配向 / 抑制性ツール / カリウムチャネル |
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| Outline of Research at the Start |
自然界には光に反応し、イオンを運ぶタンパク質を持つ微生物が存在する。これらのタンパク質をげっ歯類の神経細胞に発現させ光を照射すると、その細胞でイオン輸送を引き起こすことができるため、細胞や個体の活動制御が可能になる。しかし神経活動の抑制に用いられているタンパク質では、神経活動を抑制するつもりが逆に興奮を生じさせてしまう等の問題が報告されている。そこで本研究では新たな抑制ツールの開発を行い、問題の解決を図る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では微生物ロドプシンの膜配向を逆転させ、新たなオプトジェネティクスツールをデザインする。これまで微生物ロドプシンの膜配向はN末端が細胞外、C 末端が細胞内に局在するとされてきた。しかしメタゲノム解析により発見されたヘリオロドプシンは、アミノ酸配列が既知の微生物ロドプシンとは大きく異なり、さらにこれまでに知られていた微生物ロドプシンとは膜配向が逆転し、N末端が細胞内、C末端が細胞外に局在していることが判明した。これによりヘリオロドプシンと従来型微生物ロドプシンのキメラタンパク質を作製し、微生物ロドプシンの膜配向を転換するという着想を得た。
ヘリオロドプシンは2018年に発見されて以来、古細菌や真正細菌の他、藻類などの真核生物や巨大ウイルスなど、自然界に広く存在していることが分かった。その機能は判明していなかったが、本研究において世界に先駆けて円石藻に感染するウイルスが持つヘリオロドプシン(V2HeR3)が光依存的なプロトン輸送能を持つことを明らかにした。さらにアミノ酸変異体を作製し、構造と機能の連関について解析を行い、ヘリオロドプシンのイオン輸送機構について報告した。電気生理学的手法を用いて、クリプト藻の微生物ロドプシン(GtCCR1-5)やカリウムチャネルロドプシンの光感度やOFF時定数の測定を行った。GtCCR1-5については論文に報告した。キメラロドプシンを作製し、輸送能を調べた。
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Report
(4 results)
Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Proton-transporting heliorhodopsins from marine giant viruses2022
Author(s)
S. Hososhima, R. Mizutori, R. Abe-Yoshizumi, A. Rozenberg, S. Shigemura, A. Pushkarev, M. Konno, K. Katayama, K. Inoue, S. P. Tsunoda, O. Beja and H. Kandori
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Journal Title
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Light-activated proton-transporting heliorhodopsins from marine giant viruses2022
Author(s)
S. Hososhima, R. Mizutori, R. Abe-Yoshizumi, A. Rozenberg, S. Shigemura, A. Pushkarev, M. Konno, K. Katayama, K. Inoue, S. P. Tsunoda, O. Beja and H. Kandori
Organizer
19th International Conference on Retinal Proteins
Related Report
Int'l Joint Research
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