光受容蛋白質レチノクロムの機能発現機構についての視物質との比較解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11740460
• 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: G蛋白質共役受容体 / ロドプシン / レチノクロム / カウンターイオン / レチナール / シッフ塩基結合 / ショウジョウバエ / p因子

研究概要

レチノクロムは視物質とは機能が異なる。前年度において、レチノクロムのカウンターイオンが脊椎動物視物質とは異なる位置に存在することを示し、機能との関連に興味がもたれた。ところがレチノクロムのカウンターイオンであるグルタミン酸(E181)は脊椎動物視物質をはじめとしてほとんどすべての視物質に保存されていることを見出した。そこで、本年度においては、E181の機能をロドプシンファミリーの多様な視物質について検討した。その結果、E181の役割はレチノクロムとウシロドプシンとでは異なることが明らかになった。
(1)ウシロドプシンにおけるE181の機能:ウシロドプシンの181番目のグルタミン酸の変異体(E181Q)を培養細胞系で発現し、E181Q変異体を分光学的および生化学的に解析した。その結果、吸収が10nm程度長波長シフトした。すなわち、ウシロドプシンの場合は181番目のグルタミン酸は波長制御には関与しているがカウンターイオンとしては機能していないことが明らかになった。さらに、E181Q変異体では、塩素イオンが吸収極大に影響することを見出した。
(2)ショウジョウバエのロドプシンにおけるE181の機能:ショウジョウバエのロドプシン(Rh1)のE181Q変異体を得るために、変異ロドプシンを発現するトランスジェニックバエをP因子をもちいて作製した。その結果、生体において、E181Q変異体は発色団を結合せず感桿には輸送されなかった。すなわち、E181の波長制御への関与は解明出来なかったが、ショウジョウバエロドプシンではE181が、視物質合成過程での発色団の結合に必須であることを発見した。

研究成果

• [文献書誌] Imai,Hiroo: "Analysis of amino acid residues in rhodopsin and cone visual pigments that determine their molecular properties."Methods Enzymol.. 315. 293-312 (2000)
• [文献書誌] Shichida,Yoshinori: "Heterogeneity of rhodopsin intermediate state interacting with transducin."Methods Enzymol.. 315. 347-363 (2000)
• [文献書誌] Yamashita,Takahiro: "Distinct roles of the second and third cytoplasmic loops of bovine rhodopsin in G protein activation."J.Biol.Chem.. 275. 34272-34279 (2000)
• [文献書誌] Terakita,Akihisa: "Highly conserved glutamic acid in the extracellular IV-V loop in rhodopsins acts as the counterion in retinochrome, a member of the rhodopsin family."Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.. 97. 14263-14267 (2000)
• [文献書誌] Nakamura,Atsushi: "Regulatory Mechanism for the Stability of the Meta II Intermediate of Pinopsin."J.Biochem.(Tokyo). 129. 329-334 (2001)
• [文献書誌] Imai,Hiroo: "Difference in molecular structure of rod and cone visual pigments studied by Fourier transform infrared spectroscopy"Biochemistry. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] Katagori,Nobuko: "Demonstration of a rhodopsin-retinochrome system in the stalk eye of a marine gastropod, Onchidium, by immunohistochemistry"J.Comp.Neurol.. (印刷中). (2001)