名工大ら,光に反応して働くたんぱく質を発見

JST戦略的創造研究推進事業において,名古屋工業大学らは,細胞内の重要なシグナル伝達物質である環状ヌクレオチドを光で分解するたんぱく質(Rh-PDE)を発見した(ニュースリリース)。

生命現象を光で操作する技術は光遺伝学(オプトジェネティクス)は,近年飛躍的な発展を遂げている。特に光スイッチ型イオン輸送分子を用いた神経活動の光操作技術は,脳神経機能の解明に大きく貢献している。一方,細胞内シグナル伝達物質の分解を光操作可能な分子の種類は限られ,その発見や開発が待たれていた。

研究グループは,襟べん毛虫という微生物において,光受容体であるロドプシンと,ホスホジエステラーゼ(PDE)が連続した遺伝子コードをゲノム中に持つことに着目。この遺伝子から作られるたんぱく質(Rh-PDE)が,光に反応して環状ヌクレオチド分解活性を示すことを証明した。

このたんぱく質を人の培養細胞に導入したところ,光照射によって細胞内の環状ヌクレオチド濃度を抑制することに成功した。

Rh-PDEを光遺伝学ツールとして細胞内シグナル伝達の光操作技術に応用すれば,代謝調節や細胞分化など生命現象の解明に役立つと期待されるという。環状ヌクレオチドは呼吸器系疾患や認知症,網膜色素変性症などの疾患にも深く関与しており,Rh-PDEを応用した細胞内シグナル伝達の光操作法が確立されれば,これら疾患メカニズムの解明にも貢献することが期待されるとしている。

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