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2007 Fiscal Year Annual Research Report

クラミドモナスロドプシンの光受容-チャネル連関メカニズムの分子生理学的研究/

Research Project

Project/Area Number 19045004
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

八尾 寛  Tohoku University, 大学院・生命科学研究科, 教授 (00144353)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高橋 哲郎  東邦大学, 薬学部, 教授 (90133769)
Keywordsクラミドモナス / ロドプシン / 分子生物学 / イオンチャネル / 光受容体 / 光生物学 / 遺伝子工学 / オーバーラップエクステンションPCR
Research Abstract

クラミドモナスロドプシンにおける光吸収特性およびチャネル特性を分子生物学的に同定し、その連関メカニズムを解析した。原核生物型ロドプシンの光吸収特性とイオン輸送特性が7回膜貫通領域へリックスA-Gにあるといわれていることに注目し、オーバーラップエクステンションPCR法により、chop1(表記:ABCDEFG)とchop2(表記:abcdefg)の膜貫通領域を組み替え、C末側にVenusを付加した融合タンパク質を発現させるようにデザインした哺乳類細胞発現用プラスミドベクターを作製した。これらを、リポフェクション法により遺伝子導入・発現させた培養HEK293細胞にパッチクランプ法を適用して、光電流を計測し、その光応答特性とイオンチャネル特性を解析した。さまざまな組み合わせのキメラについて解析することにより、光受容チャネルにおいて、光応答特性、イオン透過特性を、それぞれ制御している構造の同定を試みた。膜貫通領域の組み換えにより、12種類のキメラcDNAを作製した。これらは、すべてHEK293細胞において、膜に強く発現した。キメラABCDEfgは、吸収光波長応答特性が長波長側にシフトした。この特性は、野生型のchop1,ABCDEFGに類似していた。キメラABCDEfgは、野生型のchop2と同程度に高いNa^+透過性を示したが、キメラABCDEFgのコンダクタンスは小さかった。また、キメラABcdefgの光電流は、弱い不活性化する性質において、野生型のchop2,abcdefgと異なった。本研究において、クラミドモナスロドプシンの「モーダルシフト」に関与している構造を同定した。すなわち、膜貫通ドメインE/eが吸収波長特性制御に関与していること、膜貫通ドメインF/fがコンダクタンス制御に関与していること、膜貫通ドメインB/bが光電流キネティクス制御に関与していることが示唆される。

  • Research Products

    (6 results)

All 2008 2007 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] 光受容イオンチャネル・チャネルロドプシン2を用いたニューロンの光刺激2008

    • Author(s)
      石塚 徹, 八尾 寛
    • Journal Title

      生物物理 48

      Pages: 48-53

  • [Journal Article] Synaptic vesicle dynamics in the mossy fiber-CA3 presynaptic terminals of mouse hippocampus.2007

    • Author(s)
      Suyama, et. al.
    • Journal Title

      Neurosci Res 59

      Pages: 481-490

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Molecular determinants of Chlamydomonas channelrhodopsin photosensitivity2008

    • Author(s)
      Wang, Hongxia; Ishizuka, Toru; Hiromu Yawo
    • Organizer
      第85回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2008-03-25
  • [Presentation] Structure-functional analysis of Chlamydomonas channelrhodopsins.2008

    • Author(s)
      Wang, Hongxia; Ishizuka, Toru; Hiromu Yawo
    • Organizer
      The 1st International Conference of Tohoku Neuroscience GCOE
    • Place of Presentation
      宮城
    • Year and Date
      2008-01-24
  • [Remarks]

    • URL

      http://neuro.med.tohoku.ac.jp

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 特許2008

    • Inventor(s)
      八尾 寛 石塚徹
    • Industrial Property Rights Holder
      東北大学
    • Industrial Property Number
      特願2008-076538
    • Filing Date
      2008-03-24

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Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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