三量体G蛋白質の分子間認識における修飾脂質の立体構造と機能相関

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08260202
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 深田 吉孝 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80165258)
• Keywords: G蛋白質 / 脂質修飾 / 光情報伝達 / 2次元結晶 / 視細胞 / ファルネシル化 / ゲラニルゲラニル化 / 立体構造

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。
1.三量体G蛋白質のγサブユニットには、現在までに10種類以上のサブタイプが報告されている。このうち、視細胞のG蛋白質トランスデューシン(Tα・Tβγ)のγサブユニットはC末端システイン残基がファルネシル化(C15H25)されているのに対し、他のG蛋白質γサブユニットの多くはゲラニルゲラニル化(C20H33)されている。本研究では、修飾イソプレノイドの鎖長がβγ複合体の機能に及ぼす影響を明らかにする目的で、本来ファルネシル化されるTβγを人工的にゲラニルゲラニル化することを試みた。その結果、ゲラニルゲラニル化γとファルネシル化γを約9:1の割合で含む変異Tβγを作成することに成功した。そこでまず、得られた変異Tβγとファルネシル化Tβγの視細胞外節膜に対する親和性を比較したところ、前者の方が後者よりも外節膜に対して高い親和性を示すことが判明した。次に、Tα-Tβγ間の相互作用に及ぼす修飾イソプレノイドの鎖長の効果を検討する目的で、TαのGTPγのS結合反応、および百日咳毒素によるTαのADPリボシル化反応を指標として、これら二種類のTβγの促進効果を比較した。その結果、いずれの反応においても変異Tβγはファルネシル化Tβγよりも高い促進能力を示すことが明かとなった。したがって、修飾イソプレノイドの鎖長の違いによってTβγ複合体の視細胞外節膜への結合の強さ」と「サブユニット間の相互作用の強さ」の両方が変化すると考えられた。
2.藤吉好則教授(京大・理)との共同研究により、インタクトな修飾脂質をもつTα-Tβγの2次元結晶を脂質膜上に作成した。現在、まだ分解能は低いが、極低温電子顕微鏡による観察像からTα-Tβγのプロジェクションマップを計算している。今後、分解能の向上とともに、原子座標のフィッティングを行う。

Research Products

• [Publications] Kojima,D.: "Molecular properties of chimerical mutants of Gecko blue and bovine rhodopsin." Biochemistry. 35. 2625-2629 (1996)
• [Publications] Ohguro,H.: "The differences in the expression of visual pigments and transducin in photoreceptor cell differentiation." Tohoku J.Exp.Med.178. 233-240 (1996)
• [Publications] Shouno,O.: "Preparation and characterization of monoclonal antibodies specific for lauroylated isoform of bovine transducinα-subunit." J.Neurochem.66. 2188-2196 (1996)
• [Publications] Sanada,K.: "Calcium-bound recoverin targets rhodopsin kinase to membranes to inhibit rhodopsin phosphorylation." FEBS Lett.384. 227-230 (1996)
• [Publications] Tanaka,H.: "MEKA/Phosducin attenuates hydrophobicity of transducin βγsubunits without binding to farnesyl moiety." Biochem.Biophys.Res.Commun.223. 587-591 (1996)
• [Publications] Nishimura,S.: "Structural changes in the peptide backbone in complex formation between activated rhodopsin and transducin studied by FTIR spectroscopy." Biochemistry. 35. 13267-13271 (1996)
• [Publications] Okano,T.: "Molecular cloning of heterotrimeric G-protein α-subunits in chicken pineal gland." J.Mol.Evol.(in press). (1997)
• [Publications] Hirunagi,K.: "Immuno-electron microscoppic investigation for the subcellular localization of pinopsin in the pineal organ of the chicken." Cell Tissue Res.(in press). (1997)
• [Publications] 深田吉孝: "光受容体の構造と機能調節.(分担執筆)実験医学増刊『GTP結合蛋白質』" 羊土社, 312(63-67) (1996)
• [Publications] 深田吉孝: "ピノプシンによる光シグナル伝達と生物時計.(分担執筆)分子医学シリーズ『細胞内情報伝達のしくみ』" 羊土社, 182(28-39) (1996)
• [Publications] 真田佳門: "三量体G蛋白質の脂質による修飾と機能調節.(分担執筆)実験医学増刊『脂質研究の新展開〜シグナリングにおける新しい機能』" 羊土社, 210(193-199) (1996)
• [Publications] 深田吉孝: "生物時計のセンサー(分担執筆)シリーズ・ニューバイオフィジックス、第6巻:生物のスーパーセンサー" 共立出版(印刷中), (1997)
• [Publications] 深田吉孝: "視物質による光情報の受容と伝達(分担執筆)現代化学増刊『細胞シグナル伝達の研究〜その発展の背景と現況〜』" 東京化学同人(印刷中), (1997)
• [Publications] 深田吉孝: "アデニル酸シクラーゼ.(分担執筆)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), (1997)
• [Publications] 深田吉孝: "視細胞トランスデューシン.(分担執筆)生物薬科科学実験講座IV-4巻『生体膜の構造と機能』" 廣川書店(印刷中), (1997)