GDP結合型G蛋白質と受容体とのイニシャルコンタクトのメカニズム

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受容体によるG蛋白質の活性化においては、まず活性化するG蛋白質サブタイプの選別が行われ、その後に効率のよい活性化が行われると考えられる。脊椎動物のロドプシンはGtを含むGiグループのG蛋白質を高効率に活性化するが、その活性化にはG蛋白質αサブユニットC末端領域が関わることが知られている。そこで本研究では、ロドプシンとG蛋白質とのイニシャルコンタクトに対する、G蛋白質αサブユニットC末端領域の関わりを解析した。これまでに、ヌクレオチド非結合型G蛋白質が結合するロドプシン中間体(MetaII)に先んじて、GDP結合型G蛋白質が結合するMetaIb中間体を見いだしている。前年度にGiαサブユニットC末端11アミノ酸配列をGq、Gs、Goの配列に置換した変異体でロドプシン中間体との相互作用の解析を行った。本年度は、さらにG蛋白質の選択的結合に関わる領域を絞るために、C末端5アミノ酸配列を置換した変異体で解析を行った。その結果、GiグループのGoの配列に置換すると中間体との相互作用が見られたが、GqやGsの配列に置換すると中間体との相互作用は見られなかった。また、G蛋白質αサブユニットC末端領域でよく保存されている2カ所のロイシン残基がMetaIb中間体との結合に果たす役割を検討するため、これらの残基に変異を施したGi変異体を作製し、ロドプシンとの相互作用を測定した。その結果、どちらかのロイシン残基を置換するだけで、MetalIだけでなくMetaIbとの相互作用も大きく減少することを見いだした。これらの結果は、G蛋白質αサブユニットC末端5アミノ酸の配列や、2つのロイシン残基が関わるこの領域の構造形成が、受容体とG蛋白質とのイニシャルコンタクトの段階で深く関わることを示している。