ホタテガイ繊毛型視細胞におけるGo型G蛋白質が共役する新しい光情報変換機構の解明

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09740626
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 寺北 明久 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30212062)
• キーワード: 視細胞 / 視物質 / G-蛋白質 / 光情報伝達 / cGMP / Go型G蛋白質 / ホタテガイ

研究概要

ホタテガイの繊毛型視細胞には、既知のとは異なるタイプの視物質(Go-ロドプシン)が存在し、それはGo型G蛋白質と共役していることを我々は見いだした。この新しい光情報変換機構の詳細を理解するために、本研究ではGo-ロドプシンとGoとの相互作用についてその特徴を調べるために、エフェクター酵素の同定を試みた。
1.Go-ロドプシンはGoと相互作用するための特別な視物質であるか?あるいは蛋白質の発現パターンにより視物質とGoが組み合わされたのか?を明らかにするために、Go-ロドプシンを培養細胞系での発現を試みたが、活性のある蛋白質は得られなかった。そこで、ウシロドプシンをベースとして、G蛋白質との相互作用部位(細胞質内のループ部分)をGo-ロドプシンやGqと共役するロドプシン(Gq-ロドプシン)と置換した変異体を作製したGoの活性化能を比較した。その結果、第三ループ(V-VIループ)をGoロドプシンのものと置換すると、著しくGoの活性化効率が増加した。したがって、我々が見いだした新しいロドプシンは、確かにGoを活性化するサブクラスであることが強く示唆された。
2.電気生理的な研究によれば、繊毛型視細胞の光感受性チャンネルはK^+チャンネルで、cGMP濃度の上昇で開くことが報告されている。そこで網膜に存在するグアニレートシクラーゼ(GC)をPCR法を用いて検索した。その結果、7種類のGCの遺伝子断片が得られた。それらを大腸菌で強制発現させ、抗体を作製した。immunoblotの結果、7種の内の数種類が網膜の視細胞分画に多く検出された。今後、免疫組織化学的な手法を用いて繊毛型視細胞の外節(光受容部位)に存在するGCを同定していくための準備を進めている。

研究成果

• [文献書誌] H.Imai: "Single amino acid residue as a functional determinant of rod and cone pigments" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 94. 2322-2326 (1997)
• [文献書誌] T.Nagata: "Water and peptide bockborn structure in the active center of bovine rhodopsin" Biochemistry. 36. 6164-6170 (1997)
• [文献書誌] H.Imai: "Photochemical and biochemical properties of chicken blue-sensitive cone visual pigment" Biochemistry. 36. 12773-12779 (1997)
• [文献書誌] D.Kojima: "A novel Co-mediated phototransduction cascade in scallop visual cells" J.Biol.Chem.272. 22979-22982 (1997)
• [文献書誌] S.Tachibanaki: "Presence of two rhodopsin intermediates responsible for transducin activation" Biochemistry. 36. 14173-14180 (1997)
• [文献書誌] S.Tachibanaki: "Identification of a new intermediate state that binds but not activate transducin in the bleaching process of bovine rhodopsin" FEBS lett. (印刷中). (1998)
• [文献書誌] T.Hariyama: "Chromophore distribution and ultraviolet visual pigment in the compound eyes of the Japanese fireflies Luciola cruciata,L.lateralis(Coleoptera,Lampyridate)." J.Comp.Physiol.A. (印刷中). (1998)
• [文献書誌] 寺北明久: "感桿型視細胞の光情報伝達機構で機能するG蛋白質とエフェクター酵素" 比較生理生化学. 15. 10-21 (1998)