頭索類ナメクジウオにおける7つのロドプシン類似光受容蛋白質の機能多様性の解明

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我々は動物における光受容蛋白質の機能多様性を調べる目的で、脊椎動物の原始的な特徴を残す頭索類ナメクジウオおよび最も下等な脊椎動物ヤツメウナギのオプシン遺伝子の機能解析を行ってきた。前年度までに我々はナメクジウオから7種類のオプシン様遺伝子を単離し、そのうち2種類のオプシンの培養細胞発現系の構築に成功した。また、免疫組織学的解析によりナメクジウオの光受容器官の1つorgans of HesseにおいてGqを介した光シグナル伝達系が存在することを強く示唆する結果を得た。本年度はまずこのGqと共役するオプシンの同定を試みた。また、前年度までにヤツメウナギから単離した6種類のオプシンのうち、吸収波長域ならびに生理機能が不明であったパラピノプシンのヤツメウナギホモログについて機能解析を行った。1 ナメクジウオオプシンの発現組織およびエフェクター分子の同定をめざして、Gqの発現が確認されたorgans of Hesseを含む組織からオプシン遺伝子のクローニングを試みた結果、新たに新規オプシン様遺伝子の断片配列を得た。2 ナメクジウオオプシンの吸収波長域および光反応を解析する目的で、これまでに動物培養細胞系での発現に成功していなかった5種類のナメクジウオオプシンについて、発現ベクターを変えて発現を試みた。その結果、発現蛋白質量は大幅に向上したが、機能を持つ光受容蛋白質は得られなかった。3 ヤツメウナギパラピノプシンの発現を試みた結果、ヤツメウナギパラピノプシンは松果体のUV感受性オプシンであることが明らかとなった。さらに、詳細な分光学的解析の結果、ヤツメウナギパラピノプシンは光により相互変換可能な二つの安定な状態、すなわちUV光受容体と緑色光受容体の二状態を取ることが明らかとなり、その性質に由来するパラピノプシンの光再生能が松果体の特徴的な生理機能を生み出していることを突き止めた。