光受容蛋白質の機能多様性とそれを生み出す分子特性の分子生理学・生化学的解析

• Project/Area Number: 07J09175
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Animal physiology/Animal behavior
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 塚本 寿夫 Osaka City University, 大学院・理学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2009: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2008: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 光受容タンパク質 / ロドプシン / Gタンパク質 / 構造変化 / 蛍光

Research Abstract

本研究課題では、動物の視覚などを担う「普通」のロドプシンおよびその類似タンパク質(以下ロドプシン類と呼ぶ)とは正反対の全トランス型から11シス型への発色団レチナールの異性化反応を起こすロドプシン類であるペロプシンやレチノクロムが機能発現する際に必要な分子メカニズムが、「普通」のロドプシンとどのように異なるのか(似ているのか)を明らかにすることを目指して、研究を行っている。
前年度までの研究から、通常のロドプシン類を調製する条件(界面活性剤で可溶化)では、ペロプシン・レチノクロムの性質が大きく変化してしまうことが明らかになっていた。また前年度までにグリセリンを添加することにより界面活性剤の影響を緩和できることもわかっていた。そこで今年度は、主にレチノクロムを用いて、グリセリンを添加した試料あるいは、脂質存在下で界面活性剤を除去し、脂質小胞(リポソーム)に再構成した試料を用いて、機能発現メカニズムを解析した。
「普通」のロドプシン類を用いた実験では、6番目の膜貫通ヘリックスの特定の部位に蛍光プローブを導入し、その蛍光特性を光受容(レチナールの光異性化)前後で測定することにより、それらの機能発現メカニズムを解析することができる。そこで、レチノクロムについて6番目の膜貫通ヘリックスの同じ位置に蛍光プローブを導入したタンパク質を調製し、それらの蛍光特性をグリセリン添加条件、リポソーム再構成条件の2つの条件で測定した。その結果、レチノクロムでは「普通」のロドプシン類が光を受容する際に見られるような蛍光特性の変化が見られなかった。この結果は、少なくともレチノクロムが光を受容する際には、「普通」のロドプシン類とは異なるメカニズムで機能が発現することを示唆している。

Research Products

• [Journal Article] Identification and characterization of a protostome homologue of peropsin from a jumping spider (2010)
  • Author(s): Nagata Takashi
  • Journal Title: Journal of Comparative Physiology A 196 Pages: 51-59
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A pivot between helices V and VI near the retinal binding site is necessary for activation in rhodopsins (2010)
  • Author(s): Tsukamoto Hisao
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 285 Pages: 7351-7357
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The magnitude of the light-induced conformational change in different rhodopsins correlates with their ability to activate G proteins (2009)
  • Author(s): Tsukamoto Hisao
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 284 Pages: 20676-20683
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Jellyfish vision starts with cAMP signaling mediated by opsin-G(s) cascade (2008)
  • Author(s): Mitsumasa Koyanagi
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA 105 Pages: 15576-15580
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression and comparative characterization of Gq-coupled invertebrate visual pigments and melanopsin. (2008)
  • Author(s): Akihisa Terakita
  • Journal Title: Journal of Neurochemistry 105 Pages: 883-890
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Analysis of arrestin binding to rhodopsin in lipid bilayer (2009)
  • Author(s): Tsukamoto Hisao
  • Organizer: 第47回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 徳島
  • Year and Date: 2009-11-01
• [Presentation] Comparative study on conformational changes of rhodopsins having functionally varied properties using site-directed fluorescence labeling (2009)
  • Author(s): Tsukamoto Hisao
  • Organizer: FASEB SUMMER RESEARCH CONFERENCE 2009
  • Place of Presentation: Snowmass, USA
  • Year and Date: 2009-06-16
• [Presentation] 部位特異的蛍光標識を用いたGタンパク質活性化効率の異なるロドプシン類の活性状態の構造比較解析 (2008)
  • Author(s): 塚本寿夫
  • Organizer: 第46回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-12-22
• [Presentation] Comparative study on conformational changes of vertebrate and invertebrate-type rhodopsins using site-directed fluorescence labeling (2008)
  • Author(s): 塚本寿夫
  • Organizer: 4th Asia Oceania Conference on Photobiology
  • Place of Presentation: Varanasi, India
  • Year and Date: 2008-11-25
• [Presentation] 部位特異的蛍光標識を用いた多様なロドプシンの活性化に伴う構造変化の検出の試み (2007)
  • Author(s): 塚本寿夫
  • Organizer: 第45回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-22
• [Presentation] Gタンパク質活性化能に差異のあるロドプシン類における発色団レチナール周辺領域の構造変化の比較解析 (2007)
  • Author(s): 塚本寿夫
  • Organizer: 第14回日本光生物学協会年会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2007-07-31