ロドプシン燐酸化による暗順応を制御する分子機構の解明

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08836009
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 大黒 浩 札幌医科大学, 医学部, 講師 (30203748)
• Keywords: ロドプシン / G蛋白共役受容体 / ロドプシンキナーゼ / リン酸化 / 網膜色素変性 / 順応 / 脱リン酸化

Research Abstract

視細胞が光の受容に基づく電気信号への変換機構は、光受容体ロドプシンの褪色に引きつづくG蛋白質、PDEの活性化という一連の反応鎖によりもたらされる。一方その調節機構として、ロドプシン褪色中間体がロドプシンキナーゼ(RK)により燐酸化されることに引き続くもうひとつの反応鎖により行われている。これらの分子機構は他のホルモンや神経系の細胞内情報伝達機構と共通であることからこれらの詳細な検討は、細胞内情報伝達系と関連疾患の理解に不可欠である。今回ロドプシンの燐酸化の調節機構を検討し以下の結果を得た。
1)In vivoでは、2種類の燐酸化の部位が異なる1分子当たり1個燐酸化された(単燐酸化)ロドプシンが検出された。これら2種類の単燐酸化ロドプシンは、それぞれ脱燐酸化の速度が異なることにより、これらが視興奮の停止及び暗順応の両機能を制御する可能性を示唆した。
2)ロドプシンの燐酸化を触媒する酵素としてRKおよびPKCが報告されているが、特異抗体などで抑制実験などを行いRKのみがロドプシンを光感授性に燐酸化させること見いだした。
3)消化酵素でC末端を切断したロドプシンを用いて検討したところ、RKによるロドプシンの燐酸化はC末端のアミノ酸配列に依存することが明らかとなった。
4)ロドプシンの脱燐酸化の速度を検討したところ、C末端側にあるSer残基の燐酸基ほど速く脱燐酸化されることがわかった。従ってこれがin vivoで見られたロドプシンの燐酸化のkineticsが部位により異なる要因の一つと考えられた。

Research Products

• [Publications] H.Ohguro et al: "Structural and Enzymatic aspects of rhodopsin phosphorylation" Journal Biological Chemistry. 271. 5215-5224 (1996)
• [Publications] H.Ohguro: "High levels of rhodopsin phosphorylation in misseuse mutations of C-terminal region of rhodopsin" FEBS Letter. 413. 433-435 (1997)
• [Publications] 大黒 浩: "ロドプシンの燐酸化脱燐酸化の生理的意義と疾病との関係" 日本眼科学会雑誌. 100. 575-581 (1996)
• [Publications] 大黒 浩 他: "悪性腫瘍随伴網膜症" 日本眼科学会雑誌. 101. 283-287 (1997)
• [Publications] 大黒 浩: "ロドプシンのリン酸化と脱リン酸化の分子メカニズム" 生物物理. 212. 155-160 (1997)
• [Publications] 大黒 浩: "視細胞における情報伝達機構" 札幌医学雑誌. 65. 65-72 (1996)