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Elucidation of the mechanism of rhodopsin functions for optogenetics

阐明视紫质的光遗传学功能机制

基本信息

批准号：
21H04969
负责人：
神取秀樹
金额：
$ 395.12万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-05-18 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

チャネルロドプシンをツールとして2005年に始まった光遺伝学は、脳だけでなく光による生命機能の幅広い操作を実現し、生命科学全般を革新する技術として大きな期待を集めている。ロドプシンは光遺伝学を支える標準ツールとして使われているが、私たちはこれまで、種々の新規微生物ロドプシンを発見・創成するとともに、動物ロドプシンである色覚視物質の赤外分光を用いた構造研究を世界に先駆けて行ってきた。また2018年には第三のロドプシンとも言うべきヘリオロドプシンの存在を明らかにした。本研究では、光遺伝学を支えるロドプシンの作動メカニズムを、分光学、構造生物学、生化学・分子生物学、電気生理学を用いて明らかにする。具体的に、動物ロドプシンの研究では、色覚視物質の立体構造決定を試みる。タイプ１微生物ロドプシンの研究では、我々が次々に発見したロドプシンの新しい機能が生まれる要因を明らかにする。ヘリオロドプシンの研究では、その機能を解明するとともに、機能を生み出すメカニズムを明らかにする。本研究で対象とする様々なロドプシンは、大腸菌、酵母菌、昆虫細胞、哺乳類細胞などを用いて発現・精製する一方、必要に応じて生細胞での研究も行う。我々の学術的独自性をもたらしたのが赤外分光であり、本研究においても中心的な位置を占める。赤外分光などの分光解析に加えて、X線結晶構造解析・クライオ電顕などの構造解析、電気生理学によるイオン輸送解析などを様々なロドプシンに適用することで、作動メカニズムの解明を目指す。以上のような３つの挑戦により、古くから知られているロドプシンに新しい描像を確立する。

チャネルロドプシンをツールとして2005年に开まった光缝学は、脳だけでなく光によるThe operation of the functions of life is realized, and the innovation and technology of life science are all set.ロドプシンは光衣伝学をBranchえるstandard ツールとして使われているが、private たちはこれまで、kind of new regulation microorganism ロドプシンを発见・Genesis するとともに、Animal ロドプシンである色禚Observed matter のIR IR Spectroscopy を Use いた Structure Research をWorld に槆けて行ってきた.また2018年には三のロドプシンとも言うべきヘリオロドプシンのexistent を明らかにした. This research was conducted on the basis of optical and optical science, spectroscopy, structural biology, biochemistry and molecular biology, and electrophysiology. Concrete research, animal research, and color examination based on the determination of the three-dimensional structure of matter.タイプ1 Microbial ロドプシンの research projectたロドプシンの新しい Function が生まれるcaution を明らかにする.ヘリオロドプシンの Research では, その Function を Explain するとともに, Function を生み出すメカニズムを明らかにする. This study is conducted on bacteria, coliforms, yeasts, insect cells, and mammals. The use of cells and the development and refining of cells are necessary, and the research and development of raw cells are necessary. My academic uniqueness is the focus of infrared spectroscopy, and the position of the center of this research is my responsibility. Infrared spectroscopy, spectroscopic analysis, X-ray crystal structure analysis, electrochemical structure analysis, electrophysiologyによるイオン Transportation Analysis などを様々なロドプシンにApply することで, Activation メカニズムの Explain を目す. The above のような３つのpick戦により, the ancient くから知られているロドプシンに新しいdrawing image をestablishedする.