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オプシン類は如何にしてレチナール受容体から光受容体となったのか

视蛋白如何从视网膜受体转变为光感受器？

基本信息

批准号：
22KJ1928
负责人：
藤藪千尋
金额：
$ 1.6万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1928/
关键词：
オプシン光受容タンパク質レチナール GPCR ロドプシン分子進化

项目摘要

動物の光センサータンパク質として機能するオプシン類は、光受容に特化したGタンパク質共役型受容体（GPCR）であり、リガンドとして11-cis型レチナールを共有結合し、光によりこれをall-trans型に変換することで活性化する。本研究では、オプシン類がall-trans型レチナールよりも11-cis型レチナールへの親和性を高めることで光による活性制御能を獲得し、光受容体として最適化されてきた過程の解明を目指す。本年度は、申請者が先行研究（Fujiyabu et al., 2022）にてOpn5mサブグループのレチナール結合特性の制御に関わる残基として見出した188番目のアミノ酸を足掛かりとして、以下の研究を行った。① Opn5グループの配列比較によるレチナール結合特性の制御に関わるアミノ酸残基候補の検討推定される先祖型オプシンの性質に似た、光ではなくall-trans型レチナールとの結合により活性化するOpn5L1に対して188番目のアミノ酸に変異を導入すると、all-trans型レチナールへの親和性の低下と光応答特性の変化が確認された。また、Opn5mにおいてレチナール結合特性の制御に関わる新たな残基候補を見出すことができた。今後はこの残基についての変異体解析も並行して進めていく予定である。② 188番目にスレオニンまたはセリン残基を持つOpn5グループ以外のオプシンのレチナール結合特性の制御メカニズムの解明Opn5m/L2サブグループと同様に188番目にスレオニンまたはセリン残基を持つ複数のオプシンに対してT/S188変異体を作成し、レチナール結合特性を調べるという変異体解析を進めている。現在までに解析した複数グループのオプシンにおいて、変異導入によりレチナール異性体の結合選択性が変化するという結果が得られている。

The animal's photoreceptors are characterized by their all-trans type receptors (GPCRs), which are commonly associated with photoreceptors and activated by photoreceptors. In this study, the affinity of all-trans-type photoreceptors was improved, and the photoreceptors were optimized to explain the process of photoreceptors. This year's study (Fujiyabu et al., 2022), the residues involved in the control of binding properties of Opn5m were found in 188 and the following studies were carried out. (1) Opn5L1 was confirmed to have different binding properties and low affinity for all trans type of protein by comparing the binding properties of all trans type protein with those of the ancestor type protein. The new residue candidate was found in the control of binding characteristics. In the future, the residue will be analyzed in parallel. 2. The analysis of the binding properties of Opn5m/L2 residues and the similarity of Opn5m/L2 residues and T/S188 residues was carried out by the method of adjusting the binding properties of Opn5m/L2 residues. Now we can analyze the complex selection and change the selection and change the result.