| 研究実績の概要 |
本研究は微生物型ロドプシンの光駆動イオン輸送能を利用した、植物の細胞膜電位を
光で制御する系の確立を目的としている。2019年度はアグロバクテリウム法を用い、カチオンチャネルGtCCR4を恒常的に発現するT87細胞の形質転換体を作製した。膜電位計測の詳細について明らかにするため。得られた発現細胞から調製したプロトプラストを用いてパッチクランプ測定による光電流の計測を試みたが、計測に必要なパッチ電極との接触面でのギガオームシールが形成されず、計測ができなかった。この原因として、プロトプラスト表面に細胞壁、特に多糖類で構成される二次細胞壁と思われる残渣があり、原形質膜がパッチ電極に密着するのを妨げていると考えられた。この点に関しては、プロトプラストの処理条件、特に酵素処理の条件について検討を行う必要がある。今回光依存的な膜電位変化が観測できなかった理由として、一過的発現系・恒常的発現系のいずれにおいても。原形質膜での局在以外に細胞内にタンパク質が凝集していると思われる蛍光シグナルが観測されたことも挙げられる、この問題の解決にあたっては、膜移行効率を上げるためにシグナル配列等を付与する等、発現用コンストラクトの改良も必要である。
環境メタゲノム解析で得られた配列情報を元に、アスガルド属古細菌が持つ内向きプロトンポンプShizorhodopsin が発見され、この分子のイオン輸送及び光反応特性を解析した(Inoue et al., 2020, Science Advance）。内向きプロトンポンプは、ミトコンドリアや葉緑体等のオルガネラに発現することでエネルギー生産の調節ツールとして利用できる。
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