光受容細胞における色情報伝達機構

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04454025
• Research Institution: Osaka Sangyo University
• Principal Investigator: 吉澤 透 大阪産業大学, 工学部, 教授 (10028128)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 整 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (50217858)
• Keywords: 錐体 / 光受容蛋白質 / アイオドプシン / トランスデュ-シン / 退色中間体 / 部位特異的変異誘導 / 網膜電位 / 作用スペクトル

Research Abstract

1.ニワトリの赤色感受性錐体に存在する光受容蛋白質であるアイオドプシンの後期退色過程を低温スペクトル法により詳しく解析した。その結果、ニワトリの緑色感受性錐体の光受容蛋白質の場合と同様に、非常に短寿命のメタIII中間体が生成することを見い出した。そのため、錐体、桿体いずれの光受容蛋白質も同様の中間体を経て退色するが、錐体の光受容蛋白質の場合、それら時定数が速いことが特徴であると推測された。
2.錐体における蛋白質間の光情報伝達機構を調べるため、トランスデューシンの存在下で、アイオドプシンの光反応過程を解析した。その結果、トランスデューシンに依存的に抑制される中間体の熱反応が観測された。そのため、アイオドプシンでも、ロドプシンと同様に、メタII中間体がトランスデューシンと相互作用することが示唆された。
3.光受容蛋白質の蛋白質部分の個々のアミノ酸残基の働きを解析するためには、着目したアミノ酸残基を他の残基に置換した変異蛋白質を用いる必要がある。そこで、サル腎臓由来の株細胞であるCOS細胞に、変異蛋白質をコードするDNAを組み込んだ系を用いて、ロドプシンの変異蛋白質を発現させる系を確立した。また、発現、分光測定、あるいは解析の方法を改良し、変異蛋白質を用いた中間体の反応解析が可能であることを確認した。
4.ヒヨコ網膜を用いて、光照射時のERG(網膜電位)を測定する系を確立した。この系を用いて、網膜の通常の入射方向、あるいはその逆方向からの光に対する作用スペクトルを測定し、波長感受性に対する油球の効果を検討した。

Research Products

• [Publications] T.Mizukami: "Photoisomerization Mechanism of the Rhodopsin Chromophore:Picosecond Photolysis of Pigment Containing 11-cis-Locked-8-membered-Ring-Retinal." Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 90. 4072-4076 (1993)
• [Publications] A.Wada: "A New Rhodopsin Analog Involving 11Z-8,18-Ethanoretinal As a Chromophore." Chem.Pharm.Bull.41. 793-795 (1993)
• [Publications] K.Kokame: "Identification of the alpha-Subunits of Rod and Cone Transducin in Chicken Photoreceptor Cells." Exp.Eye.Res.57. 135-140 (1993)
• [Publications] Y.Shichida: "Nanosecond Laser Photolysis of Iodopsin,Chicken Red-Sensitive Cone Visual Pigment." Biochemistry. 32. 10832-10838 (1993)
• [Publications] A.Maeda: "Water Structural Changes in Lumirhodopsin,Metarhodopsin I and Metarhodopsin II upon Photolysis of Bovine Rhodopsin:Analysis by Fourier Transform Infrared Spectroscopy." Biochemistry. 32. 12033-12038 (1993)
• [Publications] T.Asano: "Purification of Four Forms of the betagammaSubunit Complex of G Proteins Containing Differentgamma Subunits." J.Biol.Chem.268. 20512-20519 (1993)
• [Publications] T.Yoshizawa: "Academic Press,Ed.by Paul A.Hargrave" Photoreceptor Cells,Methods in Neurosciences 15:Preparation and Characterization of Chicken Rod and Cone Pigments,161-179.404 (1993)
• [Publications] T.Yoshizawa: "Excerpa Medica,The NetherLands,Ed.A.Shima et al." Frontiers of Photobiology:Vision in Photobiology,159-170.568 (1993)
• [Publications] 吉澤,透: "視細胞のレチナールタンパク質のアミノ酸配列と分子進化" ビタミン. 67. 148-150 (1993)
• [Publications] 吉澤,透: "ロドプシンの光反応初期過程における発色団レチナールの構造変化の測定-リングによってレチナールの異性化が制限されているロドプシンアナログのピコ秒レーザー閃光分解-" ビタミン. 67. 582-584 (1993)
• [Publications] Y.Fukada: "Effects of Carboxyl Methylation of Photoreceptor G Protein in Visual Transduction." J.Biol.Chem.269. 5163-5170 (1994)
• [Publications] T.Yoshizawa: "Molecular Basis for Color Vision." Biophysical Chemistry. 50. 1-8 (1994)
• [Publications] J.Sasaki: "Complete Identification of C=O Stretching Vibrational Bands of Protoanted Aspartic Acid Residues in the Difference Infrared Spectra of M and N Intermediates Versus Bacteriorhodopsin." Biochemistry. (in press.).
• [Publications] T.Yoshizawa: "Chungnam Natl.Univ.Korea,Ed.by M.Yoon&P.S.Song" Recent Advances in Photosciences:Molecular Basis of Daylight Vision,113-121.250 (1993)
• [Publications] 吉澤,透: "朝倉書店、三上章允編" 視覚の進化と脳:視細胞における色受容-その分子機構と進化,3-23.244 (1993)
• [Publications] 吉澤,透: "大日本図書" 生物こぼれ話2:すばらしい目,12-13.18 (1993)