光受容細胞における色情報伝達機構

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04454025
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 吉澤 透 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (10028128)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 七田 芳則 京都大学, 理学部, 助手 (60127090) ; 中村 整 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (50217858)
• Keywords: アイオドプシン / ロドプシン / 視物質 / 視覚 / トランスデューシン / 情報伝達機構 / 翻訳後修飾 / クロライドチャンネル

Research Abstract

1.ニワトリの赤色感受性錐体視物質であるアイオドプシンの光反応過程を、ナノ秒レーザー閃光分解法およびCDスペクトルの測定により検討した。その結果、光励起直後に、ピコ秒レーザーで励起した場合に観測された中間体(バソ中間体)とは違う吸収スペクトルをもつ中間体(BL中間体)が生成し、その後ルミ中間体、メタI中間体、メタII中間体に変化することがわかった。さらにメタII中間体は、桿体視物質ロドプシンのメタII中間体よりも約10倍速く崩壊することがわかった。 2.ニワトリの緑色感受性の錐体視細胞に存存する視物質を分離・精製し、その光反応過程を検討したところ、ロドプシンの場合と同様に種々の中間体が生成したが、メタII中間体の生成・崩壊速度は、ロドプシンに比べて非常に速いことがわかった。以上の結果から、錐体視物質に共通の特徴として、メタII中間体の生成・崩壊の速度が桿体視物質よりも速いことが明らかになった。 3.サルの腎臓由来の株細胞であるCOS細胞中でロドプシンの遺伝子を発現させることに成功した。細胞中で産生されたロドプシンの吸収極大は天然のものと同じであった。さらに、PCR法を用いて、ロドプシン遺伝子に点変異を導入した変異体を作製することに成功した。 4.ウシ網膜から精製したトランスデューシンのαサブユニット(Tα)のN末端領域の構造解析を行い、N末端グリシン残基に4種類の脂肪酸がアミド結合していることを明らかにした。またこれらのうちの2つを結合したペプチドが、トランスデューシンのGTPase活性及び百日咳毒素によるTαのADPリボシル化を阻害することを見いだした。 5.ニワトリ剥離網膜の作用スペクトルを測定する装置を組み立てた。またパッチクランプ法により、単離した嗅細胞の形質膜の電気的性質を検討した結果、受容器電位を担うコンダクタンスの大部分がクロライドチャンネルに依ることを見いだした。

Research Products

• [Publications] Akio Maeda: "Water Structural Changes in the Bacteriorhodopsin Photocycle: Analysis by Fourier Transform Infrared Spectroscopy." Biochemistry. 31. 462-467 (1992)
• [Publications] Akio Maeda: "Structures of Aspartic Acid-96 in the L and N Intermediates of Bacteriorhodopsin" Biochemistry. 31. 4684-4690 (1992)
• [Publications] Toshiyuki Okano: "Primary Structures of Chicken Cone Visual Pigments: Vertebrate Rhodopsins Have Evolved out of Cone Visual Pigments." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 89. 5932-5936 (1992)
• [Publications] 小亀 浩市: "脂肪酸およびイソプレノイドによるタンパク質の翻訳後修飾" ビタミン. 66. 215-218 (1992)
• [Publications] Yasushi Imamoto: "Chromophore Configuration of pharaonis phoborhodopsin and its Isomerization on Photon Absorption." Biochemistry. 31. 2523-2528 (1992)
• [Publications] Junichi Hirayama: "Photocycle of Photoborhodopsin from Haloalkaliphilic Bacterium (Natronobacterium pharaonis),8 Studied by Low-Temperature Spectrophotometry." Biochemistry. 31. 2903-2908 (1992)
• [Publications] 吉澤 透: "重水素レチナール(Deuterated retinal)はレチナールタンパク質の構造解析にいかに用いられたか?" ビタミン. 66. 489-492 (1992)
• [Publications] Daisuke Kojima: "Cone Visual Pigments are Present in Gecko Rod Cells." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 89. 6841-6845 (1992)
• [Publications] Kouichi Kokame: "Lipid Modification at the N-terminus of Photoreceptor G-protein α-subunit." Nature. 359. 749-752 (1992)
• [Publications] Toru Yoshizawa: "The Road to Color Vision: Structure, Evolution and Function of Chicken and Gecko Visual Pigments." Photochemistry and Photobiology. 56. 859-867 (1992)
• [Publications] Masayoshi Ito: "A Novel Bacteriorhodopsin Analogue with Conformationally 6-s-cis Fixed Retinals." Photochemistry and Photobiology. 56. 915-919 (1992)
• [Publications] Toshiyuki Okano: "Photosensitivities of Iodopsin and Rhodopsin.Structure of Hypsorhodopsin: Analysis by Fourier Transfrom Infrared Spectroscopy at 10K." Photochemistry and Photobiology. 56. 995-1001 (1992)
• [Publications] Yasushi Imamoto: "Nanosecond Laser Photolysis of Natronobacterium Pharaonis Phoborhodopsin: Appearance of KL and L Intermediates in the Photocycle at Room Temperature." Photochemistry and Photobiology. 56. 1129-1134 (1992)
• [Publications] Atsuko Kawata: "Photoreceptor Cell Types in the Retina of Various Vertebrate Species: Immunocytochemistry with Antibodies against Rhoopsin and Iodopsin." Photochemistry and Photobiology. 56. 1157-1164 (1992)
• [Publications] 吉澤 透: "視覚レセプター・ロドプシン-受容蛋白質による情報変換。" 実験医学(増刊). 10. 204-211 (1992)
• [Publications] 七田 芳則: "色の弁別に関与する視細胞に含まれる光受容蛋白質。" 化学と生物. 351-359 (1992)
• [Publications] Toru Yoshizawa: "Cone Visual Pigments: Structure, Evolution and Function.“Structure and Functions of Retinal Proteins". 71-74,Ed by J. L. Rigaud." John Libbey Eurotext Limited., 434 (1992)
• [Publications] Toru Yoshizawa: "Chromophore configuration and photoreaction cycle of phoborhodopsin from Natronobacterium pharaonis. “Structure and Functions of RetinalProteins". 321-324. Ed by J. L. Rigaud." John Libbey Eurotext Limited., 434 (1992)