2014 Fiscal Year Annual Research Report
哺乳動物が環境光を感知するためのメラノプシンの分子特性の解明
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25840122
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
塚本 寿夫 分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 助教 (90579814)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 光受容 / 環境光 / ロドプシン / 分光学 / 電気生理学 / タンパク質 / 国際情報交換 アメリカ / 分子進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類は、光環境を知覚することで、概日時計の調節や瞳孔反射などを行う。このような哺乳類における環境光受容は、桿体・錐体視細胞とともに、光感受性網膜神経節細胞によって行われれ、この光感受性神経節細胞においては、メラノプシンが光を受容する。メラノプシンは、オプシンファミリーに属する光受容タンパク質であり、レチナールを発色団として結合することで、光を受容できるようになる。これまでに、哺乳類のメラノプシンがどのような分子特性を持つことで、環境光受容に寄与しているのか明らかにするため、精製したメラノプシンを分光学的・生化学的に解析してきた。前年度までに、哺乳類のメラノプシンでは、発色団であるレチナールとの結合が弱く、自発的にレチナールとの結合が切断されることを明らかにした。また哺乳類の種間のみならず霊長類の種間においても、レチナールとの結合強度が大きく異なることも明らかにした。
今年度は、部位特異的変異によって霊長類のメラノプシンが、高いアミノ酸配列の一致度を示すにもかかわらず、発色団レチナールの結合の強さが大きく異なるのかを部位特異的変異タンパク質を用いて解析した。その結果、特定の部位のアミノ酸残基が置換することでレチナールとの結合の強さが変わっていることを見出した。また、ヒトを含めた類人猿のメラノプシンは、分子進化の過程でレチナールとの結合を不安定化するアミノ酸残基を獲得・保持してきたことが示唆された。また、ヒトメラノプシンを発現させたカエル卵母細胞の電気生理的解析から、細胞内でもヒトメラノプシンから自発的にレチナールが放出されることを確認した。哺乳類メラノプシンが自発的に発色団との結合を切断することは、光感受性網膜神経節細胞における光受容能を持ったメラノプシン分子の数を減らすことで、光感受性網膜神経節細胞の光感度を下げるはたらきを持つと考えられる。
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