キノン光センサー複合体の構造・機能解析と光シグナリング経路の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13640684
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: 松岡 達臣 高知大学, 理学部, 教授 (90209510)
• Keywords: ブレファリスマ / 光シグナル / シグナル伝達 / 光反応 / キノン / ブレファリスミン / 光受容タンパク質 / プロトンシグナル

Research Abstract

原生動物ブレファリスマ(Blepharisma japonicum)の光行動に関わるキノン光センサー複合体は、キノン色素類に属するブレファリスミンと200kDタンパク質が複合体を成した受容体であり、ロドプシンとは全く異なる新しいタイプの光センサーである。本年度の研究の目的は、キノン光センサーを介した未知の光シグナル変換/伝達経路を解明することである。これまでに、ブレファリスミン分子近傍(オルガネラの膜間部)の光依存的プロトン濃度変化を解析・視覚化によって、光受容オルガネラと細胞膜間のシグナル伝達がプロトンによって仲介されていることを示唆した(プロトン濃度上昇によって膜の脱分極が起きる)。このことを実証するために、プロトノフォアを用いて細胞内プロトン濃度を変化させて光反応を解析し、反応がプロトン依存的に変化するかどうかを検討した。この結果、光反応は細胞内プロトン濃度の影響を著しく受けることがわかった。すなわち、細胞内プロトン濃度を上昇させた場合、光反応が完全に抑制された。この結果は、我々が提唱したプロトンシグナリング仮説を支持する有力な結果となった。すなわち、細胞質のプロトン濃度を強制的に高く保持すると、色素小胞膜間部から細胞質に放出されれたプロトンによる濃度変化率が相対的に小さくなるため膜を脱分極させるための十分な大きさのシグナルに成り得ないものと考えられる。

Research Products

• [Publications] 木田明美 他7名: "Hypothetical photosensory structure and transduction in ciliated protozoan, Blepharisma"In Trends in Photochemistry & Photobiology. 10. 93-101 (2003)
• [Publications] 高田雄一 他3名: "Molecular cloning and characterization of a novel glutathione S-transferase gene induced by light stimulation in the protozoan Blepharisma japonicum"FEMS Microbiology Letters. 231. 185-189 (2004)