| 研究課題/領域番号 |
20H03223
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
山下 隼人 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (10595440)
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| 研究分担者 |
林 文夫 神戸大学, 理学研究科, 名誉教授 (80093524)
森垣 憲一 神戸大学, バイオシグナル総合研究センター, 准教授 (10358179)
粟津 暁紀 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (00448234)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 光受容体 / ロドプシン / GPCR / 高速原子間力顕微鏡 / バイオイメージング / クラスター / シグナル伝達 / 1分子動態 / オリゴマー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
受容体膜蛋白質の多くは、細胞膜中でそれらの機能発現に深く関わる多量体や超分子構造を形成する。視細胞円板膜上に存在する光受容体ロドプシン(Rh)も、二量体の列を基本構造とする超分子クラスターを作ると推定され、長年に渡ってその機能的意義の研究が行われてきたが、光シグナル伝達に果たす役割は明らかになっていない。そこで本研究は、この超分子クラスター上で、シグナル伝達分子であるG蛋白質トランスデューシン(Gt)との相互作用を高速AFMで観察するとともに、この過程を分子動力学モデルで解析する。これらにより超分子構造の機能的役割を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
視細胞円板膜上に存在する光受容体ロドプシン(Rh)は、二量体の列を基本構造とする超分子クラスターを形成する様子が確認されている。しかし長年に渡ってその機能的意義の研究が行われてきたが、光シグナル伝達に果たす役割は未解明である。本研究は、高速原子間力顕微鏡(高速AFM)を用いてRh超分子クラスター上で、シグナル伝達分子であるGタンパク質トランスデューシン(Gt)との相互作用の観察を試みた。暗所でのGtのRh2量体列上での拡散と光照射に伴うその動態の変化を1分子レベルで捉えることに成功した。これらの解析から、光受容体超分子構造によるシグナル伝達の分子動態機構における重要な知見を得ることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
受容体膜蛋白質の多くは、細胞膜中でそれらの機能発現に深く関わる多量体や超分子構造を形成する。二量体の列を基本構造とする超分子クラスターを作る光受容体Rhに対して、本研究では高速AFMを用いて光シグナル伝達過程であるGtとの相互作用動態を1分子レベルで可視化することで、その分子動態機構が明らかとなってきた。これらの知見はRh超分子クラスター形成の機能的意義の解明に繋がると期待されるとともに、超分子構造を形成する他の受容体膜蛋白質の研究にも重要な示唆を与えるものである。また本研究で開発した技術は様々な受容体蛋白質の分子複合体の研究に対しても応用できる可能性があることを示した。
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