非古典的ロドプシンの構造機能解析

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K15728
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分43020:構造生物化学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 志甫谷 渉 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (30809421)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ロドプシン / クライオ電子顕微鏡法

研究成果の概要

光エネルギーを化学エネルギーに変換するタンパク質（キサントロドプシン、プロテオロドプシン）が、カロテノイド色素の一種であるキサントフィル（ゼアキサンチンやルテイン）を集光アンテナとして利用することを発見した。ゼアキサンチンとキサントロドプシンとの複合体の立体構造を世界で初めて決定しました。今回の成果から、集光アンテナを持つロドプシンが水圏微生物に広く分布し、ロドプシンによる光エネルギー受容量が従来の試算を大きく上回る可能性が示された。

自由記述の分野

構造生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

これらの色素は受容した光エネルギーをレチナール色素に移動させる集光アンテナとして働くこと、集光アンテナを持つロドプシンが水圏微生物に幅広く分布することを明らかにした。今回の発見により、水圏生態系においてロドプシンは集光アンテナを駆使し、従来の試算を上回る量の光エネルギーを受容することが示唆された。生態系を理解する上で、光エネルギーを受け取る生物の光受容効率を把握し、生態系に流れ込む光エネルギー量を正確に算出することは避けては通れない課題である。本研究の成果は、全球レベルでの水圏生態系の理解の深化につながると期待される。