赤外分光とAIを駆使し、目の中で光を受容するタンパク質の進化を追う

June, 1, 2023, 大阪/名古屋--名古屋工業大学大学院工学研究科と大阪公立大学大学院理学研究科の研究グループは、高度に発達した目をもつハコクラゲが、進化の過程でロドプシン（クラゲロドプシン）中の特異な位置にカウンターイオンを移動させた結果、脊椎動物ロドプシンとよく似た光反応特性を示すようになったことを明らかにした。
さらに、カウンターイオンの位置が異なる3種（クラゲ：原始的な無脊椎動物（刺胞動物）、ウシ：脊椎動物、イカ：発達した無脊椎動物（軟体動物））のロドプシンで比較解析を行うことにより、クラゲロドプシンが辿った分子進化を裏付ける構造変化情報を取得することに成功した。

研究の要点
・高度に発達した目を持つハコクラゲは、原始的な無脊椎動物（刺胞動物）であるにもかかわらず、目の中で光受容機能を担うたんぱく質（クラゲロドプシン）が、哺乳類などの脊椎動物とよく似た光反応特性を示すことが明らかになった。
・クラゲロドプシンが示す、脊椎動物ロドプシンと類似の光反応特性は、光吸収・反応機能に重要なアミノ酸残基の特異な位置によるものであることを、赤外分光とＡＩを活用した構造解析から明らかにした。
・ヒトを含めた動物に視覚機能をもたらす、最初の機能性たんぱく質であるロドプシンの進化の謎に迫る新たな知見を得た。
・クラゲロドプシンを新規光遺伝学ツールとして応用するための分子基盤の理解を促進することが期待される。

研究成果は、2023年5月24日に米国科学誌「The Journal of Biological Chemistry」誌に掲載された。

研究グループ
名古屋工業大学大学院工学研究科の犬飼紫乃氏（工学専攻生命・応用化学系プログラム 博士前期課程2年）、片山耕大 准教授、神取秀樹 特別教授、大阪公立大学大学院理学研究科の寺北明久 教授、小柳光正 教授
(詳細は、https://www.nitech.ac.jp)