岡山大ら,光で働く硫酸イオン輸送体を発見

岡山大学,東京大学,大阪大学,理化学研究所らの研究グループは,光で働く硫酸イオン輸送体「SyHR」を発見。イオン結合部位およびイオン輸送メカニズムを明らかにした(ニュースリリース)。

生物の多くは光を利用している。光を吸収する分子・発色団のレチナールを持つ膜タンパク質・ロドプシンは,動物から微生物まで幅 広い生物に存在する光受容体。ヒトでは,目の網膜に存在し,視覚や色覚を担っている。微生物では,光を受容することで細胞の中と外のイオンをやり取りし,そこで作られたイオンの濃度差は,生物のエネルギー通貨とも呼ばれるアデノシン三リン酸(ATP)の産生につながる。

研究では,新しいロドプシンSyHR(SynechocystisHaloRhodopsin)を発見した。解析の結果,SyHRは,光が当たると硫酸イオンを細胞の外から内に取り込む「イオン輸送体(イオントランスポーター)」であり,これまでに自然界および人工的にも例の無い,光で二価アニオンを運ぶ機能を有することが明らかとなった。

また,フェムト秒からミリ秒で起こるSyHRの構造変化とそれに伴うイオン輸送をさまざまな分光学的手法を用いて解析し,イオンの結合部位や輸送のメカニズムを明らかにした。

骨とカルシウムイオン(Ca2+)や心臓とナトリウムイオン(Na+),神経と塩素イオン(Cl),光合成とプロトン(H+)など,生物にとってイオンは必須の物質だが,このようなイオンの中で,多原子かつ多価イオンである硫酸イオン(SO42-)の役割は,ほとんど分かっていない。

二価かつ大型の硫酸イオン(SO42-)を輸送するイオン輸送体はこれまでの常識を覆すものであり,発見した新たなロドプシンを使うことにより,環境中や細胞中の硫酸イオン(SO42-)濃度を光で調節することが可能となり,環境中での硫酸濃度の測定や,生物中での硫酸イオンの役割を明らかにすることができるとしている。

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