東大ら,光遺伝学タンパク質の反応機構を解明

東京大学と岡山大学は,光に応答して陰イオンを透過するタンパク質の反応メカニズムを明らかにした(ニュースリリース)。

多くの生物は光を受容するためのタンパク質を持つロドプシンは,レチナールを色素とする膜タンパク質であり,微生物からヒトにまで広く保存されている。

藻類が持つアニオンチャネルロドプシン1(ACR1)は,光を受容して陰イオンを透過する。この性質から,ACR1を神経細胞に発現させると,光の照射によりその神経細胞の活動を「オン」から「オフ」に切り替えることができる。

そのためACR1は,光によって神経活動を自在に制御する技術である「光遺伝学」において広く用いられているが,これまで,ACR1が陰イオンを透過するメカニズムは分かっていなかった。

研究グループは理論化学的手法と生化学的手法を組み合わせて,ACR1の変異体が吸収する光の波長を解析した。その結果,色素の近くに存在する2つのアミノ酸残基が,光照射後に起こる陰イオンの透過を水素イオンの移動とともに制御することが分かった。

この成果について研究グループは,ACR1の反応メカニズムをさらに明らかにしていくための基盤になるとともに,光遺伝学ツールとしてのACR1の,機能の向上や改変に貢献することが期待されるとしている。

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