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単細胞生物の光行動に関わるキノン光センサー複合体は、ロドプシンとは全く異なる新しいタイプの光センサーである。我々は、キノン光センサー分子集団の構造および光シグナル伝達機構の解析を行い、以下の結果を得た。
1.光受容複合体集団の構造:界面活性剤等によってin vivoブレファリスミン分子集団(ブレファリスミン/タンパク質複合体も含む)の規則的配向を破壊することによって得られる蛍光スペクトル(in vitro蛍光スペクトル)とin vivo蛍光スペクトルの比較、タンパク質と複合体をなす色素量分析、光受容色素分子集団の電子顕微鏡観察から、色素顆粒内ではブレファリスミン分子が結晶的配向をなして密にパックされているらしいことを解明した。そして、この結晶様配向をなす色素分子集団は光集光アンテナ複合体として機能し、最終的に反応中心色素/200kDタンパク質複合体を活性化するという仮説を提唱した。
2.光受容初期過程における光シグナル変換:光照射したブレファリスミン分子の構造解析の結果、少なくとも、ブレファリスミン分子の側鎖フェノール基の解離を伴う分子の構造変化が光シグナリング経路を活性化するのではないことが明らかになった。また、分光学的研究により、光受容初期過程において生成する酸素分子由来の活性酸素種が色素結合タンパク質を活性化する可能性および、色素の励起一重項状態からの電子移動等によるエネルギー変換機構に関して検討を行い、後者の方が有力であるという結論に達した。
3.光受容オルガネラと細胞膜間のシグナリング機構:ブレファリスミン分子近傍(オルガネラの膜間部)の光依存的H^+濃度変化を解析・視覚化することによって、光受容オルガネラと細胞膜間のシグナル伝達がH^+によって仲介されていることを解明した(H^+濃度上昇によって膜の脱分極が起きる)。
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