ノックインマウスを用いた生体内環境における光情報伝達機構の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15770097
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 今井 啓雄 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60314176)
• Keywords: 光受容蛋白質 / ノックインマウス / 視細胞 / ロドプシン / 電気生理学 / 網膜電位図 / アレスチン / ノックアウトマウス

Research Abstract

in vitroとin vivoの系を駆使して錐体と桿体の光受容蛋白質の機能発現機構を完全に解明すると同時に、これらの光受容蛋白質の性質の違いが細胞レベルでの応答特性の違いにどのように寄与しているのかを検討した。その結果、以下のような成果が得られた。
(1)光受容蛋白質ノックインマウスから得た視細胞外節膜画分を用いて、蛋白質自身の性質(光感受性、中間体の同定と速論的解析、再生過程の解析)の検討を行った。従来の方法である培養細胞系において発現した蛋白質や、界面活性剤可溶化試料において得られた試料で得られた知見が定性的には再現されたが、定量的には試料の条件により野生型と変異体との差が変化した。
(2)これまでに作製したロドプシンE122Q部位特異的変異マウスや、錐体光受容蛋白質ノックインマウスを用いて、電気生理学的手法により光受容蛋白質の性質が視細胞の応答特性に与える寄与を検討した。ロドプシンのEl22Q変異は、再生速度、メタIIの寿命以外に、吸収波長特性などにも影響を与えることがわかっている。これらの光受容蛋白質の性質の変異が、細胞レベルで電気生理学的手法により検出可能かどうかを検討した。具体的には、メタIIの寿命が影響すると考えられる視細胞の光感受性を、網膜電位図(Electro Retino Gram)のa波(視細胞の電位変化に由来する)および単離視細胞の光感受性として検出した結果、野生型と変異体で大きな差は見られなかった。一方、アレスチンノックアウトマウスにおいてはメタIIの寿命と同期して視細胞応答の終結が観測された。この結果は、桿体内においてはメタIIの寿命は視細胞の応答特性に直接の影響を与えないが、疾患などによりアレスチンなどの他の光情報伝達要素が変化した際は表在化することを示唆している。

Research Products

• [Publications] T.Hirano: "Effect of Anion Binding on the Thermal Reverse Reaction of Bathoiodopsin : Anion Stabilizes Two Forms of Iodopsin."Biochemistry. 42・43. 12700-12707 (2003)
• [Publications] T.Morizumi: "Two-Step Interaction Mechanism of Rhodopsin Intermediates with C-Terminal Region of Transducin Alpha-Subunit."J.Biochem.. 134. 259-267 (2003)