網膜と松果体における光受容分子機構の比較解析

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05454027
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 深田 吉孝 東京大学, 教養学部, 助教授 (80165258)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 七田 芳則 京都大学, 理学部, 助教授 (60127090)
• Keywords: 桿体 / 錐体 / 松果体 / ロドプシン / ピノプシン / G蛋白質 / 脂肪酸修飾 / 慨日リズム

Research Abstract

交付申請書に記載の研究実施計画に沿って研究を進め、以下の知見を得た。
【1:桿体】ウシ視細胞G蛋白質トランスデューシンのαサブユニット(Tα)のN末端には四種類の脂肪酸(C14:0,C14:1,C14:2,C12:0)が結合している。脂肪酸修飾の異なるTα網膜内局在を知るため、TαのN末端領域を認識するモノクローナル抗体を作成した。このうちC12:0-Tαを特異的に認識する抗体をウシ網膜切片と反応させたところ、桿体外節が一様に陽性像を示し、全ての桿体はC12:0-Tαを含むと考えられた。
一方、ウシ桿体の光感度調節に関与している26kDaのCa^<2+>結合蛋白質も、Tαと同様の不均一な修飾脂肪酸をもつ。この蛋白質は、Ca^<2+>濃度依存的にロドプシンのリン酸化を阻害したが、阻害の強さは結合脂肪酸の種類によって異なり、この蛋白質の機能発現に修飾脂肪酸が重要な役割を果たすことが明らかとなった。
【2:錐体】桿体と錐体の光応答の違いが受容体レベルでどのように説明できるかを調べるため、ニワトリ網膜から精製したロドプシンと緑錐体光受容体の光反応過程を精査した。その結果、両者の光感受性は等しいが、生理活性をもつメタII中間体の生成および崩壊の時定数を比べると、緑錐体光受容体の方がロドプシンよりも、それぞれ4倍および50倍も小さいことが判明した。つまり、速い光応答を示す錐体の特徴は受容体レベルでかなり説明できることがわかった。
【3:松果体】ニワトリ松果体に存在する光受容蛋白質の遺伝子クローニングに成功した。単離した遺伝子を293EBNA細胞に導入し蛋白質を強制発現させた結果、発現蛋白質は11シス型レチナ-ルと結合し、約470nmの青色の光を最もよく吸収することが明らかになった。ピノプシンは松果体の概日リズムを制御する光受容体と考えられる。

Research Products

• [Publications] Yoshitaka Fukada: "Effects of carboxyl methylationof photoreceptor G protein γ-subunit in visual transduction." J.Biol.Chem.269. 5163-5170 (1994)
• [Publications] Steven W.Lin: "What makes red visual pigments red? A resonance Raman microprobe study of retinal chromophore structure in iodopsin." Biochemistry. 33. 2151-2160 (1994)
• [Publications] Hiroko Masuda: "Visual pigments in the pineal complex of the Japanese quail,Japanese grass lizard and bullfrog: Immunocytochemistry and HPLC analysis." Tissue & Cell. 26. 101-113 (1994)
• [Publications] Tetsuji Okada: "Circular dichroism of metaiodopsin II and its binding to transducin:A comparative study between meta II intermediates of iodopsin and rhodopsin." Biochemistry. 33. 4940-4946 (1994)
• [Publications] Yoshinori Shichida: Biochemistry. 33. 9040-9044 (1994)
• [Publications] Satoshi Tamotsu: "Localizaton of iodopsin and rod-opsin immunoreactivity in the retina and pineal complex of the river lamprey,Lampetra japonica." Cell Tissue Res.278. 1-10 (1994)
• [Publications] Toshiyuki Okano: "Pinopsin is a chicken pineal photoreceptive molecule." Nature. 372. 94-97 (1994)
• [Publications] Tomoko Yoshikawa: "Immunoreactivities to rhodopsin and rod/cone transducin antisera inthe retina,pineal complex and deep brain of the bullfrog,Rana catesbeiana." Zool.Sci.11. 675-680 (1994)
• [Publications] Takahiko Matsuda: "Characterization of interactions between transducin α/βγ-subunits and lipid membranes." J.Biol.Chem.269. 30363-30358 (1994)
• [Publications] Yoshitaka Fukada: "Methods in Enzymology:"Lipid Modifications of Proteins"(Casey,P.J.and Buss,J.E.,eds),担当項名:Prenylation and carboxylmethylation of G protein γsubunit." Academic Press, 15 (1995)
• [Publications] 深田吉孝: "日本薬理学雑誌、103巻 特集『三量体Gタンパク質研究の現状』、担当項名:三量体Gタンパク質の脂質修飾." 日本薬理学会, 10 (1994)
• [Publications] 岡野俊行: "生物科学ニュース、278、脳内光受容体ピノプシンと生物時計." 生物科学ニュース社, 3 (1995)
• [Publications] 深田吉孝: "蛋白質・核酸・酵素、G蛋白質の多様な脂質修飾とその意義." 共立出版(印刷中), (1995)
• [Publications] 深田吉孝: "生物薬科科学実験講座IV-4巻『生体膜の構造と機能〜GTP結合蛋白質と膜酵素活性〜』担当項目:視細胞トランスデューシン." 廣川書店(印刷中), (1995)
• [Publications] 深田吉孝: "視覚の分子生物学.図説・分子病態学" 中外医学社(印刷中), (1995)
• [Publications] 深田吉孝: "アデニル酸シクラーゼ.タンパク質化学講座第4巻『酵素・リアーゼ』" 廣川書店(印刷中), (1995)