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兵庫県教育委員会

記者発表

兵庫県立大学

X 線自由電子レーザーで捉えた、光照射によるチャネルロドプシンの 構造変化の過程

1 発表内容要旨(詳細は別紙のとおり)
【発表者】
 小田 和正(東京大学大学院理学系研究科生物科学専攻 博士課程3年)
 西澤 知宏(東京大学大学院理学系研究科生物科学専攻 准教授)
 濡木  理(東京大学大学院理学系研究科生物科学専攻 教授)
 久保  稔(兵庫県立大学大学院生命理学研究科 教授)
 野村 高志(理化学研究所 放射光科学研究センター 特別研究員(研究当時)/
       同脳神経科学研究センター 基礎科学特別研究員)
 南後 恵理子(理化学研究所 放射光科学研究センター 客員研究員/
        東北大学多元物質科学研究所 教授)
 岩田  想(理化学研究所 放射光科学研究センター グループディレクター/
       京都大学大学院医学研究科 教授)


【発表のポイント】
 ◆X線自由電子レーザーを用いて、光受容タンパク質であるチャネルロドプシンの構造変化を捉えることに成功した。
 ◆光受容タンパク質であるチャネルロドプシンの光照射による動きを世界で初めて観測し、陽イオン輸送の分子基盤を解明することに成功した。
 ◆光受容タンパク質であるチャネルロドプシンのイオン透過の仕組みを明らかにして、チャネルロドプシンを用いた分子ツールの改良のための基盤情報を提供した。

【発表概要】
 多くの生物は光を受容するためのタンパク質を有しています。その中でも藻類が持つ光受容タンパク質であるチャネルロドプシン(ChR)は、光を吸収することでタンパク質が構造変化を起こし、陽イオンを通すようになります。ChRは神経細胞を光照射によりコントロールする技術のメインツールとして用いられています。この技術は基礎研究だけでなく、医療応用も含めたさまざまな分野で利用されており、ChRの注目度は近年非常に高くなっています。しかしながら、ChRの分子基盤に関しては未解明な部分が多く、特に光を受容することによって生じる構造変化に関してはこれまでに詳細な報告がされていませんでした。
 今回、東京大学大学院理学系研究科の濡木理教授らのグループは、国内外の複数の研究室との共同研究の下、X線自由電子レーザー施設SACLAを用いて時分割結晶構造解析を行い、ChRが光照射によってどのような構造変化をしているのかを捉えることに成功しました。この結果からChRが励起光照射を受けて、陽イオンを通すようになるまでの過程が明らかになりました。この研究結果により、今後、光受容タンパク質のダイナミクスに関する研究が進展していくことが期待されます。
 本研究の成果は、英国時間3月23日(午前8時)にオンライン科学雑誌eLife誌に掲載予定です。

詳細は別添資料をご覧ください。