経頭蓋非侵襲光刺激を可能とする光遺伝学ツールの探索

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K19630
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 冨岡 寛顕 埼玉大学, 教育学部, 教授 (50212072)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: 光遺伝学 / 脳科学 / 微生物型ロドプシン / イオンポンプ / イオン輸送

Outline of Annual Research Achievements

光遺伝学をさらに発展させるためには、その方法の根幹をなす光感受性の蛋白質（ツール）の開発研究が重要である。光遺伝学の最初の論文では青色光により開口し、陽イオンを透過させるチャネルロドプシン２という緑藻類クラミドモナス由来の微生物型ロドプシンをツールとして用いられた。その後も光遺伝学では種々の微生物型ロドプシンが用いられ、吸収の長波長化、光反応時間短縮、光感受性向上、発現量上昇、膜移行量の向上が変異体作成等により図られてきた。本研究は、新規のツールになりうる微生物型ロドプシンを求めて自然界を探索するというものである。地球上の極限環境の一つである高塩濃度環境から得られる天日塩を入手し、その中からの高度好塩菌の単離から始めている。現時点では有望な株はまだ得られていないが、得られたら、その株を培養、細胞破砕を行い、細胞膜分画の懸濁液を用いて分光学的測定により、吸収極大波長(λmax)と光吸収後に起こす構造変化であるフォトサイクルの速度を求める予定である。さらに研究過程で有望そうな別な種類の極限環境が存在することが分り、その環境探索の準備も進めている。培養が困難な場合は、ゲノム解析を行い塩基配列の情報を得て、コドンの最適化をした遺伝子を人工合成し、ベクターに組み入れ、大腸菌での発現を試みる。塩基配列の情報を得ることで蛋白質のアミノ酸配列が得られたならば、その配列を従来のものと比較することで長波長化に関与するアミノ酸残基の推測ができる可能性がある。大腸菌での発現も成功しているならば、長波長化関与のアミノ酸の変異体作成も試みる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

高塩濃度環境から得られる天日塩由来の新規の細菌は得られていないが、簡単に得られるとは考えていなかったので、想定の範囲内である。研究の過程で別な種類の極限環境に探索の場所を広げられる可能性が出てきた。これらを総合すると当初の予定の範囲内であると考えられるため。

Strategy for Future Research Activity

高塩濃度環境から得られる天日塩由来の新規の細菌単離を継続する。高塩濃度環境とは別の極限環境に探索の場所を広げられる可能性が出てきたので、探索方法を詰め、具体化する。

Causes of Carryover

計画は１年単位で立案したものであり、採択後の使用期間が９ヶ月と短かったため。