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錐体と桿体の光受容蛋白質の機能発現機構をin vitroとin vivoの系を駆使して解明した(1)。また、これらの光受容蛋白質の性質の違いが細胞レベルでの応答特性の違いにどのように寄与しているのかを検討した(2)。具体的には、光受容蛋白質の機能的性質、構造的性質を変化させる部位特異的変異を導入したマウスや、錐体と桿体の光受容蛋白質を入れ替えたノックインマウスを作製し、光受容蛋白質本来の機能場である視細胞円盤膜上での蛋白質の構造変化や光情報伝達能を解析した。また、これらのマウスの視細胞の応答特性を解析することにより、光受容蛋白質を含む光情報伝達に関わる分子群が細胞の応答特性に与える寄与分を解析した。
(1)マウスロドプシンやその変異体に加え、マウス緑およびUV感受性錐体光受容蛋白質について分子的性質の検討を行った。光感受性については吸収分光により、中間体の同定と速論的解析は高速吸収分光と蛍光測定を併用して行った。その結果、マウス緑およびUV感受性錐体光受容蛋白質はロドプシンに比べてメタII中間体の崩壊速度が数十倍速いことがわかった。また、それに対応してG蛋白質を活性化する見かけ上の能力がロドプシンよりも十倍以上低いことがわかった。
(2)これまでに作製したロドプシンE122Q部位特異的変異マウスや、錐体光受容蛋白質ノックインマウスを用いて、電気生理学的手法により光受容蛋白質の性質が視細胞の応答特性に与える寄与を検討した。筑波大学生物学系研究室に設置した吸引電極を用いた方法により、単離視細胞の光応答特性を検出することができた。その結果、変異マウスの光感受性が野生型に比べて低いことが判明した。また、その原因は(1)で記述したG蛋白質を活性化する見かけ上の能力と発現量の違いによりある程度の説明ができることがわかった。
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