藻類の速い光運動反応を司る青色光センサー分子の構造と機能の研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12045265
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 渡辺 正勝 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助教授 (40124226)
• キーワード: 青色光 / フラビン / ミドリムシ

研究概要

単細胞鞭毛藻ミドリムシは、周囲の光強度の変化に応じて運動方向を転換する明瞭な光驚動反応を示し、それに基づく光集合行動や光逃避行動の能力を持つ。この反応には紫外〜青色光が有効で、その作用スペクトル的研究からフラビンタンパク質の関与が示唆されてきた。さらに、顕微照射実験や顕微分光学的研究から鞭毛基部の膨らみ(副鞭毛体)に存在するフラビンタンパク質が光受容体として機能していると考えられ、その実体の解明が長年の課題とされてきた。そこで我々はミドリムシから副鞭毛体を単離する方法を新たに開発し、副鞭毛体に含まれるフラビンタンパク質の同定を行った。
単離された副鞭毛体から精製されたフラビンタンパク質は分子量約40万で、発色団としてFADを結合しており、大小2種類のサブユニットからなるヘテロ四量体であると推測された。それぞれのサブユニットのアミノ酸配列は互いによく似ており、既知のFAD結合領域に相同性のある領域と、サイクリックAMP生成酵素であるアデニル酸シクラーゼの触媒領域に相同性のある領域が含まれていた。実際、このフラビンタンパク質のアデニル酸シクラーゼ活性を測定したところ、顕著な活性がみとめられ、さらにこの活性は青色光照射により劇的に上昇した。すなわち、このフラビンタンパク質は光受容体としての機能とアデニル酸シクラーゼとしての機能を兼ね備えた全く新しいタイプの青色光センサーであることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] Takinami,S,: "Somatic cell mutation and photoproduct formation in Drosophila induced by monochromatic UV light in sunlight."Environ Toxicol.. 15. 496-499 (2000)
• [文献書誌] Nakamura,S,: "Specutacular fluorescence emission in sea-urchin larvae,"Zool,Sci. (in press). (2001)
• [文献書誌] Watanabe,M,: "Comprehensive Series in Photosciences, Volume 1, Photomovement"Elsevier Science, Amsterdam (in press). 343-372 (2001)
• [文献書誌] Lenci,F,: "Photobiology in the 21st Century"Valdenmar Publishing Company (in press). (2001)