レセプター蛋白質におけるG蛋白質結合ドメインの多様性

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09261215
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 七田 芳則 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (60127090)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺北 明久 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30212062)
• Keywords: レセプター蛋白質 / ロドプシン / G蛋白質 / トランスヂューシン / 変異蛋白質 / 分光学的手法 / 生化学的手法 / 遺伝子操作

Research Abstract

視覚の光レセブター(ロドプシン)は、7本膜貫通構造をもつ典型的なG蛋白質共役型レセブターである。本研究では、まずG蛋白質共役特異性を解析する基礎として、ロドプシンとG蛋白質との相互作用過程を分光学的手法を用いて詳細に解析した。その結果、ロドプシンの2つの中間状態がG蛋白質と相互作用し、先に生じる中間体ではG蚤白質の活性化は起こらず、後の中間体ではじめて起こることを発見した。すなわち、天然のレセブターにおいて、G蛋白質との複合体形成過程とG蛋白質の活性化過程(GDP-GTP交換反応)を分離して測定することにはじめて成功した。レセブターとG蛋白質サブタイプとの結合特異性は、レセブターがそのG蛋白質と複合体を形成できるかに依存している可能性がある。したがって、今後、複合体形成にかかわる蛋白質の領域を決定することを計画している。次に、G蛋白質共役特異性の異なる3つのタイプのロドプシンについて、これらの共役特異性が厳密なものかを生化学的手法を用いて検討した。その結果、Gt型とGq型の間では共役は厳密であり、Gt型とGo型の間でもかなり厳密であることがわかった。そこで、同じGiグループに属するGtとGoに共役するロドプシンについて、共役特異性を決定している領域を決定することを試みた。そのため、G蛋白質との結合過程が最もよく研究されているGt共役型ロドプシン(脊椎動物型ロドプシン)を基準蛋白質として、遺伝子操作技術を用いてその細胞質ループをGo型ロドプシン(およびコントロールとしてGq型ロドプシン)の細胞質ループに交換し、G蛋白質との共役特異牲を検討した。その結果、G蛋白質共役特異牲を決定しているのは主に細胞質側のループ3であることがわかった。

Research Products

• [Publications] H.Imai: "Single amino acid resdue as a functional determinant of rod and cone pigments." Proc.Natl.Acad. Sci.USA. 94. 2322-2326 (1997)
• [Publications] T.Nagata: "Water and prptide bockborn structure in the active center of bovine rhodopsin." Biochemistry. 36. 6164-6170 (1997)
• [Publications] H.Imai: "Photochemical and biochemical properties of chicken blue-sensitive cone visual pigment." Biochemistry. 36. 12773-12779 (1997)
• [Publications] D.Kojima: "A novel Go-mediated phototransduction cascade in scallop visual cells." J.Biol.Chem.272. 22979-22982 (1997)
• [Publications] S.Tachibanaki: "Presence of two rhodopsin intermediates responsible for transducin activation." Biochemistry. 36. 14173-14180 (1997)
• [Publications] S.Tachibanaki: "Identification of a new intermediate state that binds but not activate transducin in the bleaching process of bovine rhodopsin." FEBS lett.印刷中. (1998)
• [Publications] R.Akiyama: "Analysis of excited state dynamics of 13-trans-locked-bacteriorhodopsin." J.Phys.Chem.101. 412-417 (1997)
• [Publications] A Wada: "Retinoids and related compounds.Part 20.Synthesis of 11-Z-8,18-ethanoretinal and conformational study of rhodopsin chromophore." Chem.Soc.Perkin Trans.1. 1773-1777 (1997)
• [Publications] T.Kakitani: "Deuterium substitution effect on the excited state dynamics of rhodopsin." J.Phys.Chem.印刷中. (1998)
• [Publications] Y.Shichida: "Visual Pigments" J.Cell,Mol.Life Sci.印刷中.
• [Publications] 今井,啓雄: "時間分解低温分光法による蛋白質機造変化の解析" 生物物理. 37. 225-226 (1997)
• [Publications] 七田芳則: "生物物理から見た生命像4視る感覚「光のセンサー;視物質」(分担執筆)" 吉岡書店, 127 (1997)
• [Publications] 七田芳則: "視覚、図で学び絵で見るレーザー科学入門(分担執筆)" 丸善 (CD-ROM), (1997)