2015 Fiscal Year Annual Research Report
イオン選択性に優れた次世代チャネルロドプシンの創出とオプトジェネティクスへの応用
| Project/Area Number |
25290002
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
石塚 徹 東北大学, 生命科学研究科, 講師 (10344714)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | オプトジェネティクス / チャネルロドプシン / 光遺伝学 / 微生物型ロドプシン / ナトリウムイオン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
2013年に海洋細菌Krokinobacter eikastusから単離同定された新種の微生物型ロドプシン・KR2は，光エネルギーを利用して，細胞内のナトリウムイオンを細胞外へ濃度勾配に逆らって輸送する光駆動ナトリウムイオンポンプ(NaR)として機能する。ヒトコドンに最適化したKR2に，細胞膜移行シグナル，黄色蛍光タンパク質(EYFP)，小胞体輸出シグナルを付加したコンストラクトをラット大脳皮質培養ニューロンに発現させ，緑色光を照射すると，その間ニューロンの発火を持続的かつ効果的に抑制した。この研究成果により，KR2が新たなオプトジェネティクスツールとして利用できることを明らかにした。今年度は，NaRの構造-機能解析とツールとしての更なる最適化を目指して，Indibacter alkaliphilus由来のNaR (IndiR2) とのキメラ分子を作製し，タンパク質の膜発現効率や光電流特性の詳細を解析した。あるキメラ分子をマウス神経芽細胞腫×ラット脊髄後根神経節細胞ハイブリッド細胞株のND7/23細胞に発現させると，その膜発現はKR2やIndiR2よりも優れており，またKR2では見られなかった光電流の膜電位依存性が認められるなど，新たな特性をもつ分子が得られた。NaRはナトリウムイオンの細胞内流入と拮抗することで，膜電位が発火の閾値を超えることを抑制していると考えられる。光駆動プロトンポンプや光駆動塩化物イオンポンプが過分極型オプトジェネティクスツールとして主に利用されているが，細胞内pHの変化や過剰な過分極を引き起こすなどの問題点があった。NaRはこれらの欠点を解消したオプトジェネティクスツールとしての利用が期待される。
|
| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(14 results)
-
-
-
-
-
[Journal Article] Structural basis for Na(+) transport mechanism by a light-driven Na(+) pump2015
Author(s)
Kato HE, Inoue K, Abe-Yoshizumi R, Kato Y, Ono H, Konno M, Hososhima S, Ishizuka T, Hoque MR, Kunitomo H, Ito J, Yoshizawa S, Yamashita K, Takemoto M, Nishizawa T, Taniguchi R, Kogure K, Maturana AD, Iino Y, Yawo H, Ishitani R, Kandori H, Nureki O
-
Journal Title
Nature
Volume: 521
Pages: 48-53
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
