膜配向制御による光遺伝学ツールのデザイン

通过控制膜方向设计光遗传学工具

• 批准号: 20K15900
• 负责人: 細島 頌子
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K15900/
• 关键词: 微生物ロドプシン; ヘリオロドプシン; オプトジェネティクス; 光遺伝学; 膜配向; 抑制性ツール; カリウムチャネル

本研究では微生物ロドプシンの膜配向を逆転させ、新たなオプトジェネティクスツールの創造を目指す。これまで微生物ロドプシンの膜配向はN末端が細胞外、C 末端が細胞内に局在するとされてきた。しかしメタゲノム解析により発見された新たな微生物ロドプシンのグループであるヘリオロドプシンは、アミノ酸配列が既知の微生物ロドプシンとは大きく異なり、さらにこれまでに知られていた微生物ロドプシンとは膜配向が逆転し、N末端が細胞内、C末端が細胞外に局在していることが判明した。これによりヘリオロドプシンと従来型微生物ロドプシンのキメラタンパク質を作製し、微生物ロドプシンの膜配向を転換するという着想を得た。ヘリオロドプシンは2018年に発見されて以来、古細菌や真正細菌の他、藻類などの真核生物や巨大ウイルスなど、自然界に広く存在していることが分かった。2019年には古細菌由来のヘリオロドプシン結晶構造が報告されたが、その機能は判明していなかった。しかし本研究において世界に先駆けて円石藻に感染するウイルスが持つヘリオロドプシン(V2HeR3)が光依存的なプロトン輸送能を持つことを明らかにした。さらにアミノ酸変異体を作製し、構造と機能の連関について解析を行い、ヘリオロドプシンのイオン輸送機構について報告した。微生物ロドプシンはチャネルやポンプの他にもセンサーや酵素としての機能が確認されている。今後、ヘリオロドプシンからも多様な機能が発見される可能性が高い。また電気生理学的手法を用いて、クリプト藻に存在する５つの光受容陽イオンチャネル(GtCCR1-5)の光感度やOFF時定数について報告した。これらの知見を基に新たな光遺伝学ツールの開発に取り組んだ。

This study aims to reverse the membrane alignment of microbial species and to create new microbial species. The membrane alignment of these microorganisms is both extracellular at the N-terminal and intracellular at the C-terminal. It is found that the new microorganism has different molecular structure, different molecular structure, different molecular structure and different molecular structure. It is found that the N-terminal is intracellular and the C-terminal is extracellular. The membrane alignment of the microorganism can be controlled by changing the membrane orientation of the microorganism. Since 2018, archaea and other true bacteria, algae and eukaryotes have existed in nature. In 2019, the origin of archaea was reported and the function was identified. In this study, the world's leading algae infection was identified as a light-dependent pathogen transport pathway (V2HeR3). In addition, the structure and function of different types of acid are analyzed, and the transmission mechanism is reported. The function of the enzyme is confirmed by the enzyme. In the future, it is highly probable that multiple functions will be found in the future. The method of electrophysiology is used to report the presence of 5 light-receiving cells (GtCCR1-5) and the light-sensitivity and OFF time. This knowledge is based on the development of new optical technologies.

项目成果

Light-activated proton-transporting heliorhodopsins from marine giant viruses

来自海洋巨型病毒的光激活质子传输日光视紫红质

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Hososhima;R. Mizutori;R. Abe-Yoshizumi;A. Rozenberg;S. Shigemura;A. Pushkarev;M. Konno, K. Katayama;K. Inoue;S. P. Tsunoda;O. Beja and H. Kandori
• 通讯作者: O. Beja and H. Kandori

Kinetic evaluation of light-gated cation channels from cryptophyte

隐植物光门控阳离子通道的动力学评估

• 发表时间: 2021
• 作者: S. Hososhima;S. Shigemura;H. Kandori;S. Tsunoda
• 通讯作者: S. Tsunoda