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学習院大学 理学部生命科学科 大学院自然科学研究科生命科学専攻 Department of Life Science, Faculty of Science Graduate Course in Life Science, Graduate School of Science Gakushuin University
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構造生物学(岡田研究室)

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情報伝達を担う膜タンパク質の構造・機能解析

ヒトの体内で働くタンパク質の約3割は脂質二重膜に埋もれた膜タンパク質であることが知られています。水に溶けない性質などのために研究が困難なこれらのタンパク質のうち、特に視覚などの情報伝達に重要なものについて立体構造や機能発現機構を調べています。

明暗視の光受容体タンパク質ロドプシンの3次元結晶写真 X線結晶解析で得られたロドプシン構造中にある発色団11シスレチナール(緑)結合部位

生体膜を介した情報伝達の分子機構

細胞の外から来る情報には電磁波である可視光やホルモン、匂い物質など様々なものがありますが、それらを受け取るGPCRと呼ばれるタンパク質は7回脂質二重膜を貫通するという共通の構造であることや3量体Gタンパク質を活性化して細胞内に情報を伝えることがわかっています。そのような普遍的な情報伝達のメカニズムを立体構造変化の解析などにより明らかにします。

視覚の感度・色識別のメカニズム

我々の高感度な明暗視機能や色覚は、それぞれrod cellや3種類のcone cellという視細胞中の光受容体に大きく依存しています。明暗視の光受容体であるロドプシンの立体構造は2000年に明らかになりましたが、その成果を更に発展させて光反応効率や吸収光波長制御がどのように決まっているのかを実験・理論の両面から明らかにします。

受容体の活性調節機構

GPCRの代表であるロドプシンは暗中でほとんど活性をもちませんが、それは発色団である11シスレチナールが内部に結合して阻害的な役割を果たしているからです。一方、他の多くのGPCRでは様々な分子が内部あるいは表面に結合することで活性が変化します。我々は特にGPCRにおける、いわゆるアロステリックな構造・活性調節機構を構造的に明らかにします。

光受容体の分子進化

ロドプシンにアミノ酸配列が似ている光受容タンパク質は、網膜に限らず様々な組織でもみつかっており、また進化的にも多様な生物種に存在しています。我々はこれらのロドプシン類について、光受容機能の違いを立体構造の観点から説明し、分子進化に関する知見を得ることを試みます。
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