光受容に関与するタンパク質の分子進化

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08257211
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 久冨 修 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60231544)
• 研究分担者: 徳永 史生 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80025452)
• キーワード: 視覚 / 視物質 / 分子進化 / 遺伝子組換 / 脊椎動物 / S-モジュリン / リカバリン / アレスチン

研究概要

本研究では、我々のこれまでの研究を発展させ、様々な光環境の元で生息し多様な習性を持つ脊椎動物および原索動物の視物質遺伝子を調べた。その結果、UV視物質を含めた脊椎動物の視物質が、一次構造上(基本的に)5種のグループに分類できることを示した。また、硬骨魚類や両生類の視物質遺伝子の解析から、視物質のグループ・波長感受性・それらが発現する視細胞の形態には関連性があることが示唆された。
視細胞の感度調節に関与すると考えられているカルシウム結合タンパク質、S-モジュリンおよびs26を大腸菌中で発現させ、それぞれのタンパク質に対する抗血清の作成と物性の測定を行った。その結果、S-モジュリンは桿体に、s26は錐体に存在していること、S-モジュリンはs26よりも膜への結合性が高いことを明らかにした。このことから、S-モジュリンはs26よりも効率よく視物質のリン酸化を抑制することが予想され、それが桿体と錐体の光応答の違いに影響を与えている可能性も考えられた。
様々な脊椎動物に対して、光受容に関与する機能性タンパク質(S-モジュリン・アレスチン・視物質キナーゼ・フォスフォジエステラーゼ・グアニル酸シクラーゼ・フォスデューシン等)をコードするcDNA断片の検索を行い、推定されるアミノ酸配列から系統関係を調べた。それらのタンパク質の多くは2種のサブタイプに大別することができ、いくつかのタンパク質ではその中にさらにサブタイプが存在していた。また、それらのサブタイプの多くは、硬骨魚類が高等脊椎動物と分岐する以前に生じていることが示唆された。それぞれのタンパク質の分子系統には類似性が見られたことから、これらのタンパク質の多様化には関連性があり、1つの(光受容)システムとして進化してきた可能性が考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Hisatomi,O.: "Molecular cloning and characterization of the putative ultraviolet-sensitive visual pigment of goldfish" Vision Research. 36・7. 933-939 (1996)
• [文献書誌] Stenkamp,D.L.: "Temporal expression of rod and cone opsins in embryonic goldfish retina predicts the spatial organization of the cone mosaic" Investigative Ophthalmology & Visual Science. 37・2. 363-376 (1996)
• [文献書誌] 久冨 修: "視覚に関与する分子の進化" SHINKA. 6・2. 75-81 (1996)
• [文献書誌] Kojima,D.: "Molecular properties of chimerical mutants of gekko blue and bovine rhodopsin" Biochemistry. 35・8. 2625-2629 (1996)
• [文献書誌] Sakamoto,K.: "Two opsins from the compound eye of the crab,Hemigrapsus sanguineus" The Journal of Experimantal Biology. 199・2. 441-450 (1996)
• [文献書誌] Kawamura,S.: "Photoreceptor protein s26,a cone homologue of S-modulin in frog retina" The Journal of Biological Chemistry. 271・35. 21359-21364 (1996)