光受容蛋白質ロドプシンに見るG蛋白質共役型受容体の活性化状態形成機構の最適化

光感受器蛋白视紫红质中G蛋白偶联受体激活状态形成机制的优化

• 批准号: 09J01046
• 负责人: 佐藤 恵太
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J01046/
• 关键词: VALオプシン; ロドプシン; G蛋白質共役型受容体; 分子進化; オプシン; 錐体視物質; 視物質; 光受容蛋白質

VA/VALオプシンは分子系統樹上において、脊椎動物型視物質が多様化する前に分岐したと考えられる蛋白質であり、その性質を決定することで脊椎動物型視物質に共有される性質が、祖先型蛋白質が進化する過程のどの段階で獲得されたかについて情報を得られると考えた。これまでの知見として、脊椎動物型視物質と、無脊椎動物型ロドプシンやパラピノプシンの性質を比較すると、脊椎動物型視物質の活性状態は紫外部に、無脊椎動物型ロドプシンやパラピノプシンなどの活性状態は可視部に吸収極大があることが知られている。さらに無脊椎動物型ロドプシンやパラピノプシンの活性状態に特有の性質として、直接全トランス型レチナールと結合しても形成されること、光があたると不活性な状態に戻ることが知られている。また、G蛋白質活性化効率を比較すると無脊椎動物型ロドプシンやパラピノプシンの活性化効率は脊椎動物型ロドプシンの1/50から1/20程度であると言われている。アフリカツメガエルのVALオプシンの性質を調べた結果、全トランス型レチナールの直接結合能は極めて低く、活性状態は光に対して非感受性である一方でその吸収極大は可視波長にあり、且つそのG蛋白質活性化効率はウシロドプシンと比較しておよそ1/5程度であった。これらの結果はVALオプシンの活性状態はある部分において脊椎動物型視物質に近く、ある部分においてパラピノプシンや無脊椎動物型ロドプシンに近いことを示す。この結果から、無脊椎動物型ロドプシン様の活性化メカニズムを持つオプシンから脊椎動物型視物質様の活性化メカニズムを持つオプシンへの変遷は段階的に起こったものであり、その途上にある祖先型蛋白質からVALオプシンが分岐して現れた可能性が考えられる。さらに、活性状態の性質の変化に対応する重要なアミノ酸の置換が複数存在することが考えられる。

VA/VAL オ プ シ ン は molecular system tree に お い て, vertebrate visual material が many others in the す る に before branching し た と exam え ら れ る protein で あ り, そ を の characters す る こ と で type vertebrate visual material に mutual さ れ る nature が, ancestral type protein が evolution す る process の ど の Duan Jie で get さ れ た か に つ い て intelligence を ら れ Youdaoplaceholder0 tests えた. こ れ ま で の knowledge と し と て, vertebrate type material, type of invertebrates ロ ド プ シ ン や パ ラ ピ ノ プ シ ン の nature を compare す る と, vertebrate visual material の active は purple external に, invertebrates ロ ド プ シ ン や パ ラ ピ ノ プ シ ン な ど の active は visual department に 収 great absorption が あ る こ と が know ら れ て い る. Type さ ら に invertebrates ロ ド プ シ ン や パ ラ ピ ノ プ シ ン の active に の unique nature と し て, direct the whole ト ラ ン ス type レ チ ナ ー ル と combining し て も form さ れ る こ と, light が あ た る と not activated な に 戻 る こ と が know ら れ て い る. を ま た, G protein active working rate comparison す る と invertebrates type ロ ド プ シ ン や パ ラ ピ ノ プ シ ン の activeness sharper rate type は vertebrate ロ ド プ シ ン の 1/50 か ら 1/20 degree で あ る と said わ れ て い る. ア フ リ カ ツ メ ガ エ ル の VAL オ プ シ ン の nature を adjustable べ た result, whole ト ラ ン ス type レ チ ナ ー ル の directly binding energy は め extremely low て く, active は light に し seaborne て the susceptibility で あ る side で そ の 収 は great visible absorption wavelength に あ り and つ そ の G protein activation working rate は ウ シ ロ ド プ シ ン と compare し て お よ そ 1/5 of a degree Youdaoplaceholder0. こ れ ら の results は VAL オ プ シ ン の active は あ る part に お い て vertebrate visual material に nearly く, あ る part に お い て パ ラ ピ ノ プ シ ン や invertebrates type ロ ド プ シ ン に nearly い こ と を す. こ の results か ら, invertebrates ロ ド プ シ ン others の activeness メ カ ニ ズ ム を hold つ オ プ シ ン か ら type vertebrate visual material others の activeness メ カ ニ ズ ム を hold つ オ プ シ ン へ の - moving は Duan Jie に up こ っ た も の で あ り, そ の way on に あ る ancestor type protein か ら VAL オ プ シ ン が branching し て now れ た possibility が exam え ら れ る . さ ら に, active state の の nature - the に 応 seaborne す る important な ア ミ ノ acid の replacement が plural exist す る こ と が exam え ら れ る.

项目成果

長波長感受性錐体視物質に結合した塩化物イオンは活性状態の生成を促進する

氯离子与长波长敏感锥形光学物质结合促进活性态的产生

• 发表时间: 2011
• 作者: Osono T.;Tateno O. & Masuya H.;風間 裕介;佐々木謙・目澤龍介・松山周平・長尾隆司;佐藤恵太・森住威文・山下高廣・今元泰・七田芳則
• 通讯作者: 佐藤恵太・森住威文・山下高廣・今元泰・七田芳則

Direct Observation of the pH-Dependent Equilibrium between Metarhodopsins I and II and the pH-Independent Interaction of Metarhodopsin II with Transducin C-Terminal Peptide

• DOI: 10.1021/bi9018412
• 发表时间: 2010-02-02
• 期刊: BIOCHEMISTRY
• 影响因子: 2.9
• 作者: Sato, Keita;Morizumi, Takefumi;Shichida, Yoshinori
• 通讯作者: Shichida, Yoshinori

Molecular characterization of vertebrate ancient-long opsin

脊椎动物古长视蛋白的分子表征

• 发表时间: 2011
• 作者: K. Sato;T. Yamashita and Y. Shichida
• 通讯作者: T. Yamashita and Y. Shichida

Comparative Analysis on the pH-dependency of the Active State of Vertebrate Visual Pigments

脊椎动物视觉色素活性状态 pH 依赖性的比较分析

• 发表时间: 2010
• 作者: Keita Sato;Takahiro Yamashita;Yoshinori Shichida;佐藤恵太
• 通讯作者: 佐藤恵太

Vertebrate Ancient-Long Opsin Has Molecular Properties Intermediate between Those of Vertebrate and Invertebrate Visual Pigments

• DOI: 10.1021/bi201212z
• 发表时间: 2011-12-06
• 期刊: BIOCHEMISTRY
• 影响因子: 2.9
• 作者: Sato, Keita;Yamashita, Takahiro;Shichida, Yoshinori
• 通讯作者: Shichida, Yoshinori