キノン光センサー複合体の構造・機能解析と光シグナリング経路の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13640684
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: 松岡 達臣 高知大学, 理学部, 教授 (90209510)
• Keywords: ブレファリスマ / 光シグナル / シグナル伝達 / 光反応 / キノン / ブレファリスミン / 光受容タンパク質 / プロトンシグナル

Research Abstract

単細胞生物の光行動に関わるキノン光センサー複合体は、キノン色素類に属するブレファリスミンと200kDタンパク質が複合体を成した受容体であり、ロドプシンとは全く異なる新しいタイプの光センサーである。本研究は、キノン光センサーを介した未知の光シグナル変換/伝達経路を解明することである。なお、最近、「ブレファリスミン色素がタンパク質と結合していない」とする論文が印刷されたことを受け、この問題に決着をつけるべく本年度はこれまでの研究を追試・再検討も行った。
本研究において慎重な検討を行った結果、これまでの研究結果に間違いのないことが証明された。なお、ブレファリスミンと200kDタンパク質および他のタンパク質との相互作用を分光学的手法を用いて比較検討した。この結果、キノン色素は200kDタンパク質と結合した場合のみクエンチングを示し、その吸収スペクトルも顕著に変化した(色素と他のタンパク質は非特異的結合をする傾向はあるが機能的複合体をなさない)。この結果から、200kDタンパク質は確かにキノン色素と機能的複合体をなしており、非特異的な結合ではありえないことが明らかになった。電気泳動によって得た200kDタンパク質を含むバンド上にも色素蛍光を検出・視覚化した。この結果は現在論文とじで公表準備中である。
これまでの研究において、ブレファリスミン分子近傍(オルガネラの膜間部)の光依存的プロトン濃度変化を解析・視覚化することによって、光受容オルガネラと細胞膜間のシグナル伝達がプロトンによって仲介されていることを明らかにした(プロトン濃度上昇によって膜の脱分極が起きる)。本年度の研究では、プロトノフォアを用いて細胞内プロトン濃度を変化させて光反応を解析した。この結果、光反応は細胞内プロトン濃度の影響を著しく受けることがわかった。これは、昨年度までの研究により提唱したプロトンシグナリング仮説を支持する結果となった。