新奇青色光センサー分子(光活性化アデニル酸シクラーゼ)の構造と機能の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12045265
• 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: ミドリムシ / 光運動反応 / フラビンタンパク質 / アデニル酸シクラーゼ / cAMP / 青色光 / 光センサー / FAD

研究概要

単細胞鞭毛藻ミドリムシ(Euglena gracilis)は周囲の光環境の変化に敏感に応答することから、古くより光感覚のモデル生物として扱われてきた。ミドリムシの光運動反応の作用スペクトルは紫外〜青色域にピークを持ち,フラビンの吸収スペクトルによく対応する.また,ミドリムシの鞭毛基部にはフラビン特有の自家蛍光を発するPFB(paraflagellar body)と呼ばれる構造が存在し、これが光受容器官であると考えられてきた。そこで我々はPFBを単離し、その中に含まれるフラビンタンパク質を新しい青色光センサーとして同定することに成功した。
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を結合した大小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結合領域に類似性のある領域と、アデニル酸シクラーゼの触媒領域に類似性のある領域が各サブユニットに交互に2箇所ずつ含まれていた。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、受容した光信号をGタンパク質等を介さず直接cAMPの産生という形で伝達可能な全く新しいタイプの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] Iseki M, Matsunaga S, Murakami A, Ohno K, Shiga K, Yoshida K, Sugai M, Takahashi T, Hori T, Watanabe M: "A blue-light-activated adenylyl cyclase mediates photoavoidance in Euglena gracilis"Nature. 415. 1047-1051 (2002)
• [文献書誌] Ohmori M, Terauchi K, Okamoto S, Watanabe M: "Regulation of cAMP-mediated photosignaling by a phytochrome in the cyanobacterium Anabaena cylindrica"Photochem.Photobiol.. 75. 675-679 (2002)
• [文献書誌] Suzuki T, Yamasaki K, Fujita S, Oda K, Iseki M, Yoshida K, Watanabe M, Daiyasu H, Toh H, Asamizu E, Tobata S, Miura K, Fukuzawa H, Nakamura S, Takahashi T: "Archaeal-type rhodopsins in Chlamydomonas : model structure and intracellular localization"Biochem.Biophys.Res.Comm.. 301. 711-717 (2003)
• [文献書誌] 伊関峰生, 渡辺正勝: "一人二役の光センサータンパク質:光活性化アデニル酸シクラーゼ"細胞工学. 21. 514-515 (2002)
• [文献書誌] 伊関峰生, 渡辺正勝: "新奇青色光センサー、光活性化アデニル酸シクラーゼの発見"生物物理. 42. 242-245 (2002)
• [文献書誌] 伊関峰生, 高橋哲郎, 鈴木武士, 渡辺正勝: "動く植物-その謎解き-(第4章「走性」を担当)"大学教育出版. 200 (2002)