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

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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。