膜を横切る情報変換素子-GTP結合蛋白の構造と機能

1988 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62480467
• 研究機関: 札幌医科大学
• 研究代表者: 津田 基之 札幌医科大学, 医学部, 助教授 (60045458)
• キーワード: G蛋白質 / ロドプシン / 無脊椎動物視細胞 / 光情報伝達機構

研究概要

G蛋白質は受容体で受けた信号を膜内の情報伝達体に受けわたす情報変換素子である。最近の研究によれば、G蛋白質は多くの情報伝達細胞に見い出され、それらの一次構造の高い相同性によりG蛋白質ファミリーと称されるに至った。本研究では情報伝達細胞のモデルとも言える無脊椎動物(タコ)視細胞を用いて、ロドプシンで受容された光信号のG蛋白質への変換過程、オプシンキナーゼによるロドプシンのリン酸化とG蛋白質の相互作用に関して研究をした。
すでにタコ視細胞G蛋白質の存在はGTPアーゼ活性により明らかにしたが、本研究ではそのキャラクタリゼーションを百日咳毒素、コレラ毒素によるADPリボシル化によった。百日咳毒素では暗所、GDPβSの存在下で41kDaの蛋白質がADPリボシル化されることを見い出した。明所ではこの蛋白質はADPリボシル化が抑制される。暗所でもGTPrS、GppNHp 存在下ではラベルされない。この41kDa蛋白質はウシG蛋白質(39kDa)と同じふるまいをするため、無脊椎動物の光情報伝達に関与しているG蛋白質と考えられる。39kDaのウシ蛋白質はコレラ毒素によってもラベルされるが、タカ41kDa蛋白はラベルされない。一方タカ視細胞では46kDaの蛋白質がGTPrS、GppNHp存在下でラベルされる。しかしこの蛋白質のラベルは光に依存しないため光情報伝達系には関与していないと考えられる。
我々はこのG蛋白質を活性化するタコロドプシンの一次構造を決めた。この構造をもとに膜中でのロドプシンのトポロジーを推定し、光信号の受容とG蛋白質の活性化について考察した。さらに視細胞のリセット機構に関与する光受容ロドプシンのリン酸化について研究した。タコロドプシンのキナーゼは脊椎動物視細胞と異なりサイクリックヌクレオチド依存性であることを見い出した。

研究成果

• [文献書誌] 津田基之: 蛋白質・核酸・酵素. 34(4). 546-557 (1989)
• [文献書誌] Tsuda,M.: Photochem.Photobiol.45(6). 915-932 (1987)
• [文献書誌] Pande,C.;Pande,A.;Yue,K.T.;Callender,R.;Ebrey,T.G.;Tsuda,M.: Biochemistry. 26. 4941-4947 (1987)
• [文献書誌] Ohtani,H.;Kobayashi,T.;Tsuda,M.;Ebrey,T.G.;Koshihara,S.: Biophys.J.53(1). 17-24 (1988)
• [文献書誌] Ovchinnikov,Y.A.;Abdulaev,N.G.;Zolotarev,A.S.;Artamonov,I.D.;Bespalov,I.A.;Dergachev,A.E.;Tsuda,M.: FEBS Letters. 232(1). 69-72 (1988)
• [文献書誌] Koutalos,Y.;Ebrey,T.G.;Tsuda,M.;Paik,M.H.;Lien,T.;Shimizu,N.;Derguini,F.;Nakanishi,K.;Honig,B.: Biochemistry. 27. inpress (1989)
• [文献書誌] Tsuda,M.: "Octopus G-Protein--A Signal Coupling Protein in Invertebrate Photoreceptor.In Retinal Proteins," VNU Science Press, 578 (1987)
• [文献書誌] Tsuda,M.: "Signal Coupling Proteins from Octopus Photoreceptors.In Molecular Physiology of Retinal Proteins." Yamada Science Foundation, 457 (1989)