光遺伝学による光活性化アデニル酸シクラーゼ合成酵素（PAC）の創成
【研究キーワード】
光活性化アデニル酸シクラーゼ / 光反応酵素 / 光遺伝学 / 構造解析 / アデニル酸シクラーゼ / 構造生物学
【研究成果の概要】
PACは、最初にミドリムシから発見され以後、複数の原核生物からも相同遺伝子が見出されていたが、いずれも原子レベルでの構造・機能解明までには至ってない。本研究では解明されたOaPAC光活性化メカニズムの構造科学的解明を基に、細胞内でのセカンドメッセンジャー光制御への光遺伝学の展開や、PACの酵素ドメイン改変によるcGMP光産生酵素の創出による光制御医学ツールとして基礎医学的研究で、反応機構解明を向けてOaPACに対して微結晶調製を大量作製し、XFEL(X線自由電子レーザー) を利用し、光感受性タンパク質の多様な光応答機構の解明に成功した。
【研究の社会的意義】
青光により活性化アデニル酸シクラーゼcAMP分子を量産する酵素として、特性解明や生物機能光制御への展開も提唱・実行してきた。本申請者は、PACの相同遺伝子であるOaPACの立体構造解明に世界初めて成功し、光活性化機構に関する構造科学的な研究は本研究グループが先駆的に積み上げてきた。神経興奮の光制御、いわゆる光遺伝学、が急速に普及し、OaPACによるcAMPを介する生体機能光制御も概念上同類とみなされつつあるが、はるかに広範で多彩な生命活動の光制御につながり、血管新生・脳病変原生・神経回路ネットワーキング・記憶などの光発生医学現象の制御・解明・治療・創薬スクリーニング開拓を先導するものである。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 小山 隆太 | 東京大学 | 大学院薬学系研究科(薬学部) | 准教授 | (Kakenデータベース) |
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【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【配分額】17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)