全トランスレチナールを発色団とするロドプシン類のGPCRとしての機能研究

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本年度は様々な動物群のペロプシンや、全トランスレチナールを発色団とする他のサブグループのロドプシン類(オプシン類)であるレチノクロムがGPCRとして機能する可能性について検証を試みた。まず哺乳類のペロプシンを様々な条件のもと培養細胞系での発現を試みたが、試料を得ることが困難であった。そこで、11シスレチナールを発色団とするウシロドプシン分子中で、活性状態においてGタンパク質と相互作用すると考えられている細胞質第3ループ(CL3)部分を、これらのペロプシンのCL3の配列に置換したキメラ変異体を作製した。ナメクジウオペロプシン及びレチノクロムについても、上述のようなキメラ変異体を作製した。もし、発色団の光異性化の方向が逆のペロプシンやレチノクロムも、光受容後ウシロドプシンと同様の構造変化やそれに伴うCL3を介した相互作用によりGタンパク質を活性化するならば、これらのキメラ変異体は光依存的にGタンパク質を活性化できると考えられる。各変異体はいずれも精製試料を得ることができ、光照射後には野生型ウシロドプシンの活性中間体メタIIと同じ紫外領域に吸収極大をもつ光産物を生成した。CL3をナメクジウオペロプシン及びイカレチノクロムの配列に置換したキメラ変異体について、前者では光依存的にGタンパク質活性化効率が上昇したが、後者では変化が見られなかった。これより、発色団の光異性化の方向は逆ではあるものの、ナメクジウオペロプシンはウシロドプシンとよく似た構造変化を経て、同じくCL3を介してGタンパク質を活性化すると考えられた。イカレチノクロムについては、従来Gタンパク質を活性化しないと考えられてきたが、今回の結果はそれと矛盾はしない。以上より、全トランスレチナールを発色団とするオプシン類の中でもGタンパク質を活性化できるものとできないものが存在し、機能が多様化していることが示唆された。