明暗および色の弁別に関与する視細胞のダイナミックス

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63065002
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 吉澤 透 京都大学, 理学部, 教授 (10028128)
• 研究分担者: 深田 吉孝 京都大学, 理学部, 助手 (80165258) ; 七田 芳則 京都大学, 理学部, 助手 (60127090) ; 前田 章夫 京都大学, 理学部, 助教授 (20012370)
• キーワード: 視細胞 / ロドプシン / アイオドプシン / GTP結合蛋白質 / レーザー閃光分解 / 低温スペクトル / 赤外吸収スペクトル / アミノ酸配列

研究概要

交付申請書に記載の研究計画に従って研究を進め、以下の知見を得た。1.吸収特性の異なる2種類のバソロドプシンの構造の違いを、赤外吸収スペクトル法により解析した結果、C_<11>ーH面外変角振動の波数に差が認められ、レチナールのC_<11>とその付近の蛋白質部分の負電荷との相互作用が両者で異なると考えられた。2.βイオノン環部分を修飾したロドプシンアナログの光退色過程を低温スペクトル法により解析した結果、ロドプシンのバソ中間体からルミ中間体への変化過程において、βイオノン環付近のオプシンの高次構造が変化することがわかった。3.アイオドプシンを-80℃で赤色光照射した。生成した光産物(ルミ中間体?)の発色団はオールトランス型ではない可能性がある。4.ピコ秒・ナノ秒閃光分解法を用いてアイオドプシンの常温における光退色過程を調べた。その結果、アイオドプシンのバソ中間体の崩壊以降の過程が、ウシのロドプシンよりも速く進行することがわかった。このことは、錐体の視興奮過程が桿体よりも速いという応答特性の一つの原因である可能性がある。5.種々のレチナール異性体とアナログを用いて、アイオドプシンとロドプシンの波長感受性の違いを比較した。その結果、両者の発色団結合部位の形は似ているが、発色団のプロトン化シッフ塩基結合の対イオンの位置が両蛋白質で異なり、これが波長感受性の違いの原因であると考えられた。6.緑感受性錐体視物質の精製のために必要な量のニワトリ網膜(約2,000枚)を単離し得たので、その精製操作に着手した。7.ニワトリ網膜の錐体由来のGTP結合蛋白質を検索した結果、その候補として、百日咳菌毒素によってADPリボシル化される41kDa蛋白質を見出した。8.精製したアイオドプシンの部分アミノ酸配列(約百残基)を決定した。更に、その一部に対応する合成DNA断片をプローブとして、アイオドプシンのほぼ全長をコードするcDNAクローンを得た。

研究成果

• [文献書誌] Masasuke Araki: "Localization of iodopsin in the chick retina during in vivo and in vitro cone differentiation." Invest.Ophthalmol.
• [文献書誌] Yoshitaka Fukada: "Chicken red-sensitive cone visual pigment retains a binding domain for transducin." FEBS Lett.246. 69-72 (1989)
• [文献書誌] Yoshitaka Fukada: "βγ-subunit of bovine transducin composed of two components with distinctive γ-subunits." J.Biol.Chem.264. 5937-5943 (1989)
• [文献書誌] 深田吉孝: "錐体における視覚初期過程の研究" 動物生理(10周年記念号). 6. 5-14 (1989)
• [文献書誌] Yoshitaka Fukada: "Comparative study on the chromophore binding sites of rod and red-sensitive cone visual pigments by use of synthetic retinal isomers and analogues." Biochemistry.
• [文献書誌] Yoshitaka Fukada: "Binding of GTP to transducin is not inhibited by arrestin and phosphorylated rhodopsin." FEBS Lett.
• [文献書誌] Yasushi Imamoto: "Effect of chloride ion on the thermal decay process of the batho intermediate of iodopsin at low temperature." Biochemistry. 28. 9412-9416 (1989)
• [文献書誌] Hideki Kandori: "Mechanism of isomerization of rhodopsin studied by use of 11-cis-locked rhodopsin analogues excited with a picosecond laser pulse." Biochemistry. 28. 6460-6467 (1989)
• [文献書誌] Hideki Kandori: "Absolute absorption spectra of batho-and photo-rhodopsin at room temperature.Picosecond laser photolysis of rhodopsin in polyacrylamide gel." Biophys.J.56. 453-457 (1989)
• [文献書誌] 神取秀樹: "レチナールタンパク質の励起状態から最初の中間体への過程の直接測定" ビタミン. 63. 286-288 (1989)
• [文献書誌] Teizo Kitagawa: "Vibrational spectra of rhodopsin and bacteriorhodopsin." Photochem.Photobiol.50. 883-894 (1990)
• [文献書誌] Che-Hui Kuo: "Identification of a retina-specific MEKA protein as a 33K Protein." Biochem.Biophys.Res.Commun.162. 1063-1089 (1989)
• [文献書誌] 前田章夫: "バクテリオロドプシンの光エネルギー転換機構" ビタミン. 63. 551-561 (1989)
• [文献書誌] Masashi Nakagawa: "Transient resonance raman spectra of neutral and alkaline bacteriorhodopsin photointermediates observed with a double-beam flow apparatus:Presence of very fast decaying M412." Biochemistry. 28. 1347-1352 (1989)
• [文献書誌] Masashi Nakagawa: "Origin of Raman spectral difference between spinning cell and flow cell measurements for bacteriorhodopsin photointermediates." J.Raman Spectroscopy. 20. 303-305 (1989)
• [文献書誌] Masashi Nakagawa: "Identification of the long-lived L'species of bacteriorhodopsin to be the N intermediate by Raman/absorption quasi-simultaneous measurement." J.Mol.Spectroscopy.
• [文献書誌] Takako Nishiya: "The use of circular dichroism active phospholipid to study bacteriorhodopsin-lipid interaction.Effects of lipid to protein ratio and crosslinkings of lysine residues." Chem.Phys.Lipids.
• [文献書誌] Hiroshi Ohguro: "Functional heterogeneity of βγ-subunit of frog transducin." Comp.Biochem.Physiol.
• [文献書誌] Hiroshi Ohguro: "Specific βγ-subunit of bovine transducin stimulates ADP-ribosylation of the α-subunit by pertussis toxin." Biochem.Biophys.Res.Commun.
• [文献書誌] Toshiyuki Okano: "Purification of cone visiual pigments from chicken retina." Biochemistry. 28. 8848-8856 (1989)
• [文献書誌] 七田芳則: "部位特異的変異誘導により何が分かるか-バクテリオロドプシンの光反応サイクル" ビタミン. 63. 604-606 (1989)
• [文献書誌] Achla Trehan: "On retention of configuration of rhodopsin analogs derived from three dicis retinal isomers." J.Bioorg.Chem.
• [文献書誌] 吉澤透: "視物質とビタミンA" ビタミン. 64. 95-98 (1989)
• [文献書誌] 深田吉孝: "視細胞における情報変換 シリーズ「分子生物学の進歩」、第11巻「分子神経生物学」(御子柴克彦、野田正治編集)" 丸善, 17 (1989)
• [文献書誌] 桑田治: "視覚受容の分子機構 蛋白質 核酸 酵素(別冊)、「神経生化学」" 共立出版, 11
• [文献書誌] 前田章夫: "解説:視覚の分子メカニズム 蛋白質 核酸 酵素(別冊)" 共立出版, 7 (1989)
• [文献書誌] 前田章夫: "レチナール蛋白質におけるエネルギー変換機構 蛋白質 核酸 酵素(別冊)" 共立出版, 12 (1989)
• [文献書誌] 前田章夫: "光による機能発現 生物物理の最前線(日本生物物理学会編)" 講談社,
• [文献書誌] Toru Yoshizawz: "Visual transduction process in vertebrate photo-receptor cell.Physiology and Pharvacology of Transmembrane Signalling,(ed.T.Segawa,M.Endo,M.Ui and K.Kurihara)" Elsevier Science Publishers BV, 9 (1989)
• [文献書誌] 吉澤透: "ロドプシンにおける光受容機構;光励起ロドプシンに誘起される初期反応 蛋白質 核酸 酵素(別冊)" 共立出版, 13 (1989)
• [文献書誌] Toru Yoshizawa: "Spectra and structures of photorhodopsin and bathorhodopsin:Studied by picosecond laser photolysis.Photobiology:The Science and its Applications." Plenum Press., 10