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Ｇタンパク質共役型受容体はヒトゲノムにおいて約800遺伝子存在し、それぞれ特有の刺激を受容することにより、細胞内でcAMPやカルシウムイオンなどの濃度を変化させる。このように多くの細胞で重要な働きをするＧタンパク質シグナリングを光により非侵襲的に制御するため、動物の光受容タンパク質オプシン類を改変したツールを提供することを目的とした。特に、多くの組織で汎用的に利用できる可能性の高い全トランス型レチナールを直接結合するOpn5の分子特性を詳細に解析し、それを改変することを行った。
１．脊椎動物のOpn5グループは４つのサブグループに分類でき、これまでに紫外光感受性のものと可視光感受性のもとがあることがわかっていた。最後に分子特性が解明できていなかったOpn5L1について解析したところ、多くのオプシン類がもつ11シス型レチナールを直接結合する能力を失い、専ら全トランス型のみ結合した。そして、この状態でＧタンパク質を活性化し、光受容により不活性化することもわかった。このような光によって不活性化のみされるオプシン類は始めての例であった。また、このOpn5L1の特異的な光反応を制御するアミノ酸残基の特定にも成功し、ここをターゲットにすることにより分子特性の改変につながる可能性があった。
２．分子特性が多様化している脊椎動物のOpn5を用いることにより、細胞内のＧタンパク質シグナリングを実際に光で制御できるのか検討した。その結果、複数のサブグループを強制発現した培養細胞において、細胞内のcAMP量の変化を光により制御できることがわかった。
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