教授)発表のポイント光受容タンパク質の一種であるチャネルロドプシンの中で、最も長波長に吸収波長ピークを持つChrimsonの構造を決定することに成功しました。得られた立体構造からチャネルロドプシンの吸収波長シフトのしくみを解明しました。本研究の成果により、光遺伝学への新たなツール開発が進むことが期待されます。光を受容するタンパク質にはさまざまな種類が存在します。その中でも藻類の光受容に関与するタンパク質のチャネルロドプシンは、特定の波長の光を受けることで細胞外側から細胞内側へと受動的にイオンを透過させるという性質を持っています。nmに吸収波長ピークを持つChrimsonと呼ばれるタンパク質の立体構造を決定することに成功しました(図1)。この構造と変異体解析から、チャネルロドプシンの吸収波長ピークは、発色団レチナールの近傍の特殊な環境によってもたらされていることがわかりました。これらの情報をもとに、野生型のChrimsonにアミノ酸変異を導入することで吸収波長がさらに長波長にシフトした改変型Chrimson(ChrimsonSA)を作成することに成功しました。今回の成果は光受容タンパク質の吸収波長シフトに関する基本的理解につながるものです。長波長の光は組織透過性が高い特徴を持つことから、今回作成した改変型Chrimsonは組織のより深い位置にある神経細胞を活性化するような用途において用いられることで、脳の複雑な機構を解明するためのツールとして役立つことが期待されます。発表内容すべての生物は光を感受するためのタンパク質を有しています。その一種であるロドプシン類は発色団としてレチナールを有しており、バクテリアからヒトに至るまで多種多様な生物に存在し、多くの重要な機能を持っています。ロドプシン類の中でも、チャネルロドプシンと呼ばれるタンパク質は、特定の波長の光を受容することで濃度勾配にしたがってイオンを受動的に輸送するチャネルとして機能することが知られています。チャネルロドプシンを発現させた神経細胞では、外部から光を照射することでその神経活動の活性、あるいは抑制を引き起こすことができます。この技術は光遺伝学と呼ばれており、チャネルロドプシンはその主要なツールとして利用されています。nmに吸収波長ピークを持つチャネルロドプシンであるChrimsonの立体構造を決定することに成功しました(図1)。分子の中央に発色団であるレチナールが結合しているChrimsonの吸収波長はこれまで明らかにされていた青色光周辺に吸収波長ピークを持つチャネルロドプシンの構造と比較すると、Chrimsonは発色団であるレチナールの周辺のアミノ酸残基に大きな違いがあることが明らかになりました(図2)。レチナール周辺の空間の狭さ、という3つの要素によって実現していることがわかりました。Accelerated)と名付けました。ChrimsonSAを発現させた神経細胞は短波長側の光では活性化しづらく、長波長の光によって選択的に活性化を引き起こせることから、光遺伝学において有用なツールとして用いることができることを示しました。東京都文京区本郷7-3-1。