光受容関連分子の遺伝子操作による研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01621001
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 徳永 史生 東北大学, 理学部, 教授 (80025452)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安井 明 東北大学, 抗酸菌病研究所, 助手 (60191110) ; 桑原 朋彦 東邦大学, 理学部, 助手 (80153435) ; 井口 八郎 京都大学, 理学部, 助手 (20028195) ; 尾崎 浩一 大阪大学, 理学部, 助手 (90194539) ; 三木 直正 大阪大学, 医学部, 教授 (40094445)
• Keywords: 光受容 / 遺伝子操作 / 視覚 / 光合成 / 光形態形成 / 光回復酵素 / 光制御 / キメラ蛋白質

Research Abstract

本計画研究では遺伝子操作技術を用いて、光受容関連蛋白質の微細構造と機能、光受容関連蛋白質遺伝子の構造と発現、細胞内で起こるそれら遺伝子発現の光調節機構を解析することを目的とした。
光受容蛋白質の構造決定と機能部位の探索、網膜で特異的に発現している蛋白質であるMEKA蛋白とビジニンの一次構造を、それらのcDNAの塩基配列から決定した。MEKA蛋白はトランスデューシンのサブユニットと結合することが明らかとなった。またビジニンはカルシウムを結合する蛋白で、順応に働いている可能性が示された。ニワトリの色覚色素の遺伝子をクローン化し、塩基配列からアミノ酸配列を推定した。またヤツメウナギのロドプシのcDNAを単離し、その塩基配列を決定し、これまで塩基配列が決定されている脊椎動物の視物質と比較し、機能的に重要な部位を推定した。視物質の再生に重要な働きをするレチナール結合蛋白質のcDNAを用いて、in vitro発現系で発現させレチナール結合活性を調べた。光化学反応中心の蛋白質、特に酸素発生に関与するマンガン結合蛋白質を、大腸菌の全蛋白質の15%を占める量で発現させた。フィトクロムの発現を制御するプロモータ領域にイネ、オートムギやエンドウで相同性の高い塩基配列が見つかった。また、そこに結合すると思われる蛋白質の存在が示唆された。酵母、大腸菌の光回復酵素のキメラ蛋白質を作り、活性部位を推定した。また、大腸菌の光回復酵素について、アミノ酸残基の欠失した、または、余分に挿入された酵素を作り、光回復活性を測ることによって、活性部位を推定した。大腸菌に光で抑制されるプロモータのあることが明らかとなり、そのアクションスペクトルの極大は480nm付近であることが分かった。

Research Products

• [Publications] Tokunaga,F.: "Preparation and properties of monoclonal antibodies against bovine rhodopsin." Zool.Sci.6. 167-171 (1989)
• [Publications] Kou,C-H.: "Isolation of novel retina-specific clone(MEKA cDNA)encoding a photoreceptor soluble protein." Molec.Brain Res.6. 1-10 (1989)
• [Publications] Kuo,C-H.: "Identification of a retina-specific MEKA protein as a 33 K protein." Biochem.Biophys.Res.Comm.162. 1063-1068 (1989)
• [Publications] Key,S.: "The rice phytochrome gene:structure,autoregulated expression,and binding of GT-1 to a conserved site in the 5′ upstream region." Plant Cell. 1. 351-360 (1989)
• [Publications] Key,S.: "The sequence of the rice phytochrome gene." Nucleic Acids.Res.17. 2865-2866 (1989)
• [Publications] Yasui,A.: "Cloning and characterization of a photolyase gene from the cyanobacterium Anacystis nidulans." Nucleic Acids.Res.16. 4447-4463 (1989)
• [Publications] Yasui,A.: "Existence and expression of photoreactivation repair genes in various yeast species." Mut.Res.217. 3-10 (1989)
• [Publications] Kobayashi,T.: "Molecular characterization of a gene encoding a photolyase from Streptomyces griseus." Nucleic Acid.Res.17. 4731-4744 (1989)
• [Publications] Takao,M.: "Expression of an Anacystis nidulans photolyase gene in Escherichia coli;Functional complementation and modified action spectrum of photoreactivation." Photochem.Photobiol.50. 633-638 (1989)
• [Publications] Takao,M.: "Tandem arrangement of photolyase and superoxide dismutase genes in Halobacterium halobium." J.Bacteriol.171. 6323-6329 (1989)
• [Publications] Kuo,C-H.: "Translocation of MEKA protein in photoreceptor cells by light." Neurosci.103. 8-10 (1989)
• [Publications] Goto,K.: "An immunohistochemical study of pinealocytes of chicks and some other lower vertebrates by means of visinin(retinal cone-specific protein)-immunoreactivity." Arch.Histo.Cyto.52. 451-458 (1989)