2019 Fiscal Year Annual Research Report
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18H02411
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
須藤 雄気 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (10452202)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ロドプシン / 光 / 生物物理 / オプトジェネティクス / エネルギー変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ロドプシンは、生物の三大ドメイン（真核生物・真正細菌・古細菌）に分布する光受容膜タンパク質の総称で、光エネルギー・情報変換を介し生命機能の根幹を司る：基礎的重要性。また、光遺伝学：オプトジェネティクスを生み出した分子として知られ、脳神経科学に利用されている：応用的重要性。このような重要性にもかかわらず、研究が行われているロドプシンはわずかであり、大部分は手つかずのまま残されている。そこで本研究は「ロドプシンの多様性の探究と可能性の追求」を目的とした。すなわち未解析ロドプシンの発現・精製（1. 探索）と精密解析（2. 解析）で多様性を探求し、基礎を強化する。さらに、それらの機能・特性を利用した新奇オプトジェネティクス（3. 操作）を実現し応用の可能性を追求することを目的とした。
本年度は、昨年度に引き続き以下の3項目に取り組んだ。
1.探索：（１）公開および未公開遺伝子情報から、様々な推定新規ロドプシン遺伝子を絞り込んだ。（２）これらの情報から分子系統樹を作成し、グループに分類した。（３）各グループ中央に位置する数種類と末端に位置する数種類を選抜した。（４）絞り込んだ遺伝子について、組み換え生物（大腸菌，古細菌，酵母，動物細胞）のコドンに最適化した遺伝子を合成し、発現プラスミドを作成した。タンパク質発現は宿主細胞の色により確認し、新奇ロドプシンの発現・精製系を構築した。
2.解析：探索により発現・精製系を構築した新規ロドプシンの分子機能を様々な時空間領域「フェムト秒-ペタ秒・Å-ミリメートル」で、解析した。
3.操作：解析が終了したロドプシンについて、その新奇機能や特性を生かした新しい光操作を実現した。特に４つのロドプシン（RmXeR，ACR2，SyHR, AR3）について、その特性を生かした新奇オプトジェネティクスを実現した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究開始から２年間で、既にインパクトのある成果をあげており、PANS誌1報，eLife誌1報，JPCL誌1報，表紙論文（Biophys. J.), Editor's choice（J. Phys. Chem. B)1報を含む13報の原著論文を発表している。未発表のデータの取得も順調に進んでおり、15報程度を準備中である。このように本研究は、当初の計画以上に順調に進んでいるものと判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、計画以上に進展しており、今後とも引き続き本研究の柱である「探索・解析・操作」についての包括的な研究を進め、ロドプシンの多様性の探求と可能性の追求を行う。投稿中・準備中の成果についても、順次成果として発表できるように注力する。
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