膜インターフェイスでのG蛋白質共役受容体によるG蛋白質活性化効率の制御機構の解析

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G蛋白質活性化効率が高いウシロドプシンと、低いパラピノプシンの構造変化の「大きさ」を以下の実験により定量的に比較した。(1)ウシロドプシンとパラピノプシンの膜貫通ヘリックス6に存在する250番目に加えて、227、251、244番目のアミノ酸残基に蛍光色素bimmeを導入したウシロドプシンとパラピノプシンを作製し、光受容前後における水溶性消光分子KIによる蛍光の「見かけの消光効率」を測定した。また、蛍光寿命をオレゴン健康科学大学のファレンス教授の研究室で測定し、見かけの消光効率と蛍光寿命から真の消光効率を算出した。その結果、膜貫通ヘリックス6の構造変化は、ウシロドプシンで大きく、パラピノプシンでは小さいことが明らかになった。さらに、上述の蛍光色素導入変異体に加えて227番目にbkmaneを導入した変異体について、消光剤が存在しない際の、光照射前後での蛍光スペクトルの極大変化を解析した。その結果か照も、構造変化はウシロドプシンで大きく、パラピノプシンでは小さいことが明らかになった。(2)ヘリックス6の250番目と251番目の位置に蛍光色素bimmeを導入し、またbimaneの消光分子として働くトリプトファンをヘリックス5の226番目と227番目に導入した。それらを用いて、ウシロドプシン・パラピノプシンのヘリックス6のヘリックス5に対する構造変化の「大きさ」を比較した。その結果、ヘリックス6の相対的な動きもウシロドプシンで大きく、パラピノプシンでは小さいことが明らかになった。