動物の光受容・情報伝達系はどのように出来てきたかを探る。

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09833005
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 姫路工業大学
• 研究代表者: 岩佐 達郎 姫路工業大学, 理学部, 助教授 (00133926)
• キーワード: Gタンパク質共役受容体 / ロドプシン / 分子進化 / 遺伝子クローニング / 刺胞動物 / カミクラゲ / 無脊椎動物 / 光受容

研究概要

脊椎動物光受容タンパク質オプシンについては種々の動物種でオプシン遺伝子がクローニングされてきたが、無脊椎動物においては、一部の節足動物、軟体動物で明らかにされているにすぎなかった。そこで、本研究では光受容タンパク質オプシンの分子進化と無脊椎動物の系統関係を明らかにするため、進化系統的に重要な位置を占める原索(ホヤ)、棘皮(ヒトデ)、環形(ゴカイ)、扁形(プラナリア)、刺胞(クラゲ)動物の光受容タンパク質オプシンの遺伝子構造を決定しようとしている。
本年度は、刺胞動物カミクラゲのオプシン遺伝子の全長を決定することができた。PCR産物の配列をもとにN末、C末配列をそれぞれ5',3'RACE法で決定した。得られた5'、3'非翻訳領域のプライマーを作製し、翻訳領域全長を含むDNAを増幅して、最終的に全長配列を確認した。翻訳領域は303アミノ酸からなる配列をコードしており、そのハイドロパシープロットはオプシンに典型的な7回膜貫通ドメインを示していた。全長アミノ酸レベルで比較すると、ウシ・ロドプシンと26%程度の同一性を示したが、多くのオプシンにみられるN末端の糖鎖付加部位は認められなかった。ノーザンブロット解析では眼点を含む領域のみに発現が認められた。また、C末ペプチドに対する抗体を作成した。この抗体は、眼点で免疫組織化学的に陽性の反応を得た。カミクラゲでは環状神経にも光感受性があると言われているが、この抗体は交差しなかった。このことから、刺胞動物の時点において既に眼で用いられる視物質と眼外光受容蛋白との系統分化が生じていることが推察された。アミノ酸配列を基に分子系統樹を作製すると、この配列はオプシンファミリーに含まれた。本オプシン遺伝子は明らかにオプシンファミリーに属するものとしては最も下等な生物由来である。

研究成果

• [文献書誌] Nakagawa, M., et al.: "Identification of Two Palmitoyl Groups in Octopus Rhodopsin." Photochem. Photobiol.,. 65. 187-191 (1997)
• [文献書誌] Nakagawa, M., et al.: "Light-induced Protein Conformational Changes in the Photolysis of Octopus Rhodopsin." Biophys. J.72. 2320-2328 (1997)
• [文献書誌] Zhang, Y., et al.: "A Novel Monoantennary Complex-type Sugar Chain Found in Octopus Rhodopsin : Occurrence of the Galβ1-4Fuc Group Linked to the Proximal N-Acetylglucosamine" Glycobiology. 7. 1153-1158 (1997)
• [文献書誌] Kobayashi, T., et al.: "Femtosecomnd Spectroscopy of Halorhodopsin and Rhodopsin in a Broad Spectral Range of 400-1000 nm." J. Phys. Chem.B102. 272-280 (1998)
• [文献書誌] Kikkawa S., et al.: "Octopus Rhodopsin Kinase is a Novel Enzyme Closely Related to an Ancestor of Mammalian β-Adorenergic Receptor Kinases." J. Biol. Chem.(in press). (1998)
• [文献書誌] 岩部直之、岩佐達郎: "「知覚のセンサー ; 生物の巧みなシグナルの獲得」第8章" 吉岡書店, 7 (1997)