光受容蛋白質分子の性質と視細胞の応答特性の関係の解明

阐明感光蛋白分子的性质与感光细胞的反应特性之间的关系

• 批准号: 12780493
• 负责人: 今井 啓雄
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12780493/
• 关键词: 錯体; 桿体; 視覚; 光感度; 中間体; 再生反応; ES細胞; ロドプシン; 昼間視; 薄明視; 光受容; 蛋白質; 錐体

昼間視と薄明視を担う二種類の視細胞、錐体と桿体の光受容蛋白質の機能的性質(メタII中間体の寿命、再生速度)の違いが視細胞の応答特性にどのように寄与しているか検討するため、錐体と桿体の光受容蛋白質の機能的性質(メタII中間体の寿命、再生速度)を決定している部位(E122)を改変した変異ロドプシンを持つマウスを作製した。マウス視細胞を用いた分光学的、生理学的実験から、以下の知見が得られた。(1)マウス視細胞円盤膜試料を用いて中間体の挙動を観察する分光測定系を確立し、野生型と変異型ロドプシンの挙動を観測した。その結果、メタII中間体の寿命は変異型が野生型より10倍以上短いことが確認できた。また、メタII中間体の不安定化に伴い、その前駆体であるメタI中間体との間の平衡もメタI側にシフトした。(2)退色したマウス視細胞円盤膜試料を用いてロドプシンの再生速度を検討した結果、変異ロドプシンの再生速度は約5倍野生型よりも速いことがわかった。この速度の違いは界面活性剤で可溶化した試料を用いた場合と若干異なることから、脂質環境の違いが再生速度に影響を与えることが示唆された。(3)電気生理学的実験の結果、変異ロドプシンを含むマウス視細胞は、アクションスペクトルが約20nm短波長シフトしていることがわかった。この結果は、El22Q変異ロドプシンが約20mm短波長シフトした吸収特性を示すことと対応する。また、光感受性が約3倍低下することがわかった。この結果は(1)で起こったメタIIの不安定化と関係があることが示唆される。

Functional properties of light-receiving proteins in two types of visual cells, cones and rods (Life span and regeneration speed of intermediate II) The functional properties of cone and rod photocapacitive protein (life span and regeneration speed of intermediate II) determine the position (E122) in the middle of the reaction. The following observations were made on the use of optical and physiological information in visual cells. (1)A spectroscopic system was established to detect the movement of the intermediate in the cell membrane sample, and the movement of the wild-type protein was detected. The results show that the lifetime of the intermediate is more than 10 times shorter than that of the wild type. Also, due to the instability of the META II intermediate, the balance between the META I intermediate and the META I side of the company's precursor can be seen. (2)The regeneration rate of the discolored cell membrane sample was about 5 times higher than that of the wild type. The speed of regeneration is influenced by the interfacial activity, solubility and sample application. (3)The results of electrophysiological experiments include the observation of cells at short wavelengths of about 20nm. The results show that the absorption characteristics of the short wavelength of about 20mm are similar to those of the EL22Q. Photosensitivity is about 3 times lower. The result of this is that (1) is the instability relationship between the two.

项目成果

B.Borhan: "Movement of Retinal Along the Visual Transduction Path."Science. 288. 2209-2212 (2000)

B.Borhan：“视网膜沿着视觉传导路径的运动。”科学。

Imai H.et al.: "Difference in Molecular Structure of Rod and Cone Visual Pigments Studied by Fourier Transform Infrared Spectroscopy"Biochemistry. 40. 2879-2886 (2001)

Imai H.等人：“通过傅里叶变换红外光谱研究棒状和锥状视觉颜料分子结构的差异”生物化学。

H.Imai: "Analysis of Amino Acid Residues in Rhodopsin and Cone Visual Pigments that Determine their Molecular Properties.(in Methods in Enzymology 315,pp293-312)"Academic Press.(分担執筆). 959 (2000)

H.Imai：“分析视紫红质和视锥视觉色素中确定其分子特性的氨基酸残基。（酶学方法 315，第 293-312 页）”学术出版社。（撰稿人）959（2000 年）。

Wada A.et al.: "Retinoids and related compounds. Part 26. Synthesis of (11Z)-8, 1 8-propano-and methano-retinals and conformational study of the rhodopsin chromophore"J. Chem. Soc., Perkin Trans.. 1. 2430-2439 (2001)

Wada A.等人：“类维生素A和相关化合物。第26部分。(11Z)-8, 1 8-丙-和甲-视黄醛的合成以及视紫红质发色团的构象研究”J。

H.Imai: "Difference in Molecular Structure of Rod and Cone Visual Pigments Studied by Fourier Transform Infrared Spectroscopy."Biochemistry. 40. 2879-2886 (2001)

H.Imai：“通过傅里叶变换红外光谱研究棒状和锥状视觉颜料分子结构的差异。”生物化学。