岩田想 医学研究科教授は、濡木理 東京大学教授らの研究グループ、国内外の複数の研究室との共同で、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。
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。
本研究成果により、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。
本研究成果は、2021年3月23日に、国際学術誌「eLife」に掲載されました。
【DOI】 https://doi.org/10.7554/eLife.62389
【KURENAIアクセスURL】 http://hdl.handle.net/2433/262410
Kazumasa Oda, Takashi Nomura, Takanori Nakane, Keitaro Yamashita, Keiichi Inoue, Shota Ito, Johannes Vierock, Kunio Hirata, Andrés D Maturana, Kota Katayama, Tatsuya Ikuta, Itsuki Ishigami, Tamaki Izume, Rie Umeda, Ryuun Eguma, Satomi Oishi, Go Kasuya, Takafumi Kato, Tsukasa Kusakizako, Wataru Shihoya, Hiroto Shimada, Tomoyuki Takatsuji, Mizuki Takemoto, Reiya Taniguchi, Atsuhiro Tomita, Ryoki Nakamura, Masahiro Fukuda, Hirotake Miyauchi, Yongchan Lee, Eriko Nango, Rie Tanaka, Tomoyuki Tanaka, Michihiro Sugahara, Tetsunari Kimura, Tatsuro Shimamura, Takaaki Fujiwara, Yasuaki Yamanaka, Shigeki Owada, Yasumasa Joti, Kensuke Tono, Ryuichiro Ishitani, Shigehiko Hayashi, Hideki Kandori, Peter Hegemann, So Iwata, Minoru Kubo , Tomohiro Nishizawa , Osamu Nureki (2021). Time-resolved serial femtosecond crystallography reveals early structural changes in channelrhodopsin. eLife, 10:e62389.
