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Rh-PDEは光依存性のホスホジエステラーゼであり、光を受容すると環状ヌクレオチドであるcAMPやcGMPを加水分解する。その性質から光遺伝学での応用が期待されているが、実際の応用には構成的活性が高いという問題がある。このRh-PDEの光依存性を解明し構成的活性を抑えることを目的として、Rh-PDEの立体構造の解析を行った。Rh-PDEはN末端側の膜貫通ドメインとC末端側の酵素ドメイン、それらを繋ぐリンカーから構成される。全長構造の決定を試みたが困難であったため、まずRh-PDEの膜貫通ドメインの構造解析を行い、2.6Å分解能での構造決定に成功した。全長構造をモデルするために、膜貫通ドメインにリンカー領域を加えた構造と、酵素ドメインにリンカー領域を加えた構造についても構造解析を行い、それぞれ3.5Åと2.1Å分解能での構造決定に成功した。リンカー領域の全体構造を決定できなかったため、リンカー領域を計算機を用いてモデリングを行った。また、Rh-PDEを高速AFMで観察した。これらの実験的に決定した３つの構造と計算機で構築したモデル、高速AFMで観察した像を踏まえ、Rh-PDEの全長構造モデルを提唱した。
Rh-PDEは微生物型ロドプシンとして初めての８回膜貫通のロドプシンであった。一本多い膜貫通ヘリックスはN末端側に存在していた。この余分な膜貫通ヘリックスの役割を解明するために、余分な膜貫通ヘリックスを欠失させた変異体の活性測定を行った。その結果、この余分な膜貫通ヘリックスはRh-PDEの発現と安定性、光依存性に関与していることがわかった。
以上の内容を論文にまとめ、Nature Communications誌に投稿した。
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