霊長類色覚視物質の赤外分光研究

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本研究では霊長類赤・緑視物質の変異タンパク質を作製し、低温赤外分光法を適用することで、両色覚視物質の波長制御機構、光反応制御機構に関わる構造要因を明らかにすることが目的である。さらに、レチナール分子の振動バンドを帰属するために、レチナール分子の同位体標識試料を用いた色覚視物質の作製、高精度な分光測定も目的としている。本年度の研究成果の概要を以下に記述する。1.霊長類の色覚視物質は試料調製の困難さから構造解析が全く行われていなかった現状下、私は培養細胞を用いて作製した霊長類の赤・緑感受性視物質に対する高精度の赤外分光測定による構造解析を行ってきた。これまでに2報の論文を発表しており、今回は部位特異的な変異タンパク質に対する実験に挑戦した。これにより、赤・緑視物質間で違いが観測されていた赤外振動バンドを帰属し、両者の構造の違いがどのアミノ酸や水分子に由来するのか明らかにできると期待する。すでに違いを生み出すアミノ酸の一つを特定することにも成功している。現在はさらなる変異実験を加えることで、より詳細に赤・緑視物質間の構造の違いを明らかにしていくと同時に、それらの構造の違いと波長制御との関連性について議論する。またこれまでの変異実験による研究成果は論文作成中である。2.ロドプシン(明暗を認識する視覚タンパク質)と色覚視物質は、レチナールがリシン残基とプロトン化シッフ塩基を形成して結合しており、この正電荷を安定化させるために対イオン(グルタミン酸)が存在する。波長制御においてこのイオン対構造における相互作用の強さが重要と言われており、今回私はこの相互作用の強さを実験的に明らかにするためレチナール分子の同位体標識試料を用いたシッフ塩基の振動モードを帰属することに挑戦した。帰属に成功したシッフ塩基の振動モードは赤・緑視物質間でよく類似しており、レチナールと対イオンとの相互作用の強さは波長制御に関与しないことが示唆された。