メラノプシンを光受容体とする非視覚機能の多様化解析

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我々は過去にマウスメラノプシンの光応答特性を解析し、従来のオプシンの光反応とは違う新たな光反応スーキムを提唱したが、海外の電気生理学者によって、生理的条件でも同様な光反応が起こっていることが示唆されるデータが得られている。光に反応したオプシン類は通常活性状態を生成しそのまま崩壊するか再び光反応を起こし基底状態に戻るが、メラノプシンでは第三の状態に光依存的に遷移していると考えられる。すなわち、特定の光照射条件においてメラノプシンは他には見られない光産物が存在すると考えられる。電気生理の実験で観測された現象が我々の提唱する光反応スキームに合致するかどうか調べるため、光反応のパラメーターをすべて決定しそれぞれの光産物のGタンパク質活性可能を調べた。そのため前年度までに測定条件をカスタマイズしたGタンパク質活性のアッセイ系を用いた。また特定の光産物の活性能を調べるため、それぞれの光産物のレチナールの異性体を合成した。その結果電気生理の実験と非常に良く一致する結果が得られ、さらに様々な光照射条件においてメラノプシンの挙動を予測することが可能になった。これらの実験よりこの新たな光反応の生理的意義を検討した。また生化学と電気生理の実験とのさらなら整合性をとるため、マウス網膜から生化学的実験から予測される光産物が検出できるか検討した。この実験は特殊な施設や動物資料が必要となり、海外の共同研究者の下で実験を行った。この実験は生体試料からメラノプシンの光反応由来の小分子を検出するものであるが、メラノプシンは非常に希少で視覚オプシン等によるコンタミが懸念される。したがってメラノプシン細胞の特異性を改善するために網膜色素変性マウスなどの視覚オプシンが少ないと考えられるマウスで条件検討を行った。我々の提唱する新たな光反応を証明する決定的な証拠は得られなかったものの、短時間で我々の仮説をサポートする示唆的なデータを得ることができた。すなわち生化学的な実験で得られている非常に特異性の高い分子がごく微量ではあるが生体試料から確認できた。以上の研究成果より、メラノプシンでの新規の光反応を生理的条件で確認し、その分子機構および機能を解明した。