| 研究課題/領域番号 |
19J13316
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分43040:生物物理学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
生田 達也 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | ロドプシン / Rh-PDE |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Rh-PDEは、ロドプシンとホスホジエステラーゼ（PDE）が融合した光応答タンパク質であり、光を受けるとcAMP/cGMPを加水分解する。これらの環状ヌクレオチドは、生体内ではGPCRの下流で二次メッセンジャーとして働く。そのため、環状ヌクレオチドを光照射によって制御することでGiタンパク質を模倣することができ、光遺伝学に応用が可能である。一方で、構成的活性が高いという問題点があり、そのままでは光遺伝学に応用ができないため、立体構造をもとに構成的活性を抑えた変異体を作ることが求められている。全長構造の構造解析によって、ロドプシン部位とPDEドメインの相互作用が解明されることが期待される。
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| 研究実績の概要 |
Rh-PDEは光依存性のホスホジエステラーゼであり、光を受容すると環状ヌクレオチドであるcAMPやcGMPを加水分解する。その性質から光遺伝学での応用が期待されているが、実際の応用には構成的活性が高いという問題がある。このRh-PDEの光依存性を解明し構成的活性を抑えることを目的として、Rh-PDEの立体構造の解析を行った。Rh-PDEはN末端側の膜貫通ドメインとC末端側の酵素ドメイン、それらを繋ぐリンカーから構成される。全長構造の決定を試みたが困難であったため、まずRh-PDEの膜貫通ドメインの構造解析を行い、2.6Å分解能での構造決定に成功した。全長構造をモデルするために、膜貫通ドメインにリンカー領域を加えた構造と、酵素ドメインにリンカー領域を加えた構造についても構造解析を行い、それぞれ3.5Åと2.1Å分解能での構造決定に成功した。リンカー領域の全体構造を決定できなかったため、リンカー領域を計算機を用いてモデリングを行った。また、Rh-PDEを高速AFMで観察した。これらの実験的に決定した３つの構造と計算機で構築したモデル、高速AFMで観察した像を踏まえ、Rh-PDEの全長構造モデルを提唱した。以上の結果ならびに変異体実験の結果をまとめた論文がNature Communications誌に受理され、出版された。現時点において、Rh-PDEの属する酵素型ロドプシンとして唯一の立体構造の報告論文となっている。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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