研究課題
高度好塩菌の細胞膜に存在するハロロドプシン(HR)は、光によって駆動されるCl-ポンプ蛋白質である。内包する色素レチナールの光異性化をきっかけとして、複数の中間体を経由する光反応サイクルをまわり、この間に、1個のCl-を細胞の外側から内側へ輸送する。本研究では、中間体間の遷移時に起こるCl-輸送素過程の解析と、そこに係わる重要アミノ酸残基の同定を通して、HRの分子機構を考察してきた。成果の概要は以下の通りである。３番が最終年度に得た成果である。１． 高度好塩菌 H. salinarum由来のHRの大腸菌発現系を用いた調製法の確立：HRの研究には、主にH. salinarumとN.pharaonis由来のHRが用いられてきたが、前者のHR（HsHR）を容易に調製する方法がなかった。大腸菌細胞膜にHsHRを発現させ、膜可溶化時にレチナールを加えることによって、活性型のHsHRを容易に調製できることを明らかとした。２． 光反応サイクル後期中間体の遷移に同期したCl－輸送素過程の解明： HRと複合体を形成しているカロテノイドの吸収スペクトル変化を利用して、HRのCl－輸送素過程を解析した。その結果、O中間体生成と崩壊時に、Cl－の細胞質側への放出と細胞外側からの取り込みが起こること、さらに、後続のNpHR’中間体の崩壊時には、Cl－の初期の結合サイトへの移動が起こることが示唆された。３． Cl－放出時におこる過渡的な解離定数上昇の生理的意義の解明：HRは光励起に伴う構造変化によって、Cl－への解離定数を過渡的に上昇させて細胞質側への放出を行う。解離定数の上昇が限定的となる種々の変異体を用いた解析により、解離定数の上昇は、細胞膜電位が存在する生理的環境においても、Cl－輸送活性を高く維持するために必要であることが明らかとなった。
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Biochemistry
巻: 52 ページ: 9257-9268
10.1021/bi401295e
J. Phys. Chem. B
巻: 117 ページ: 5422-5429
10.1021/jp311665z
