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光で働く膜タンパク質の“祖先”を復元 ―祖先微生物型ロドプシンをよみがえらせ、光で働く機能の検証に成功―
大阪大学大学院理学研究科の石川春人講師、水谷泰久教授らの研究グループは、光感知タンパク質である微生物型ロドプシンを対象に、膜タンパク質の全長祖先配列を推定し、実際に大腸菌で発現・精製して性質を確認する枠組みを示しました。
膜タンパク質の祖先配列復元の推定では、膜外ループや末端領域に挿入・欠失（indel）が多く、祖先の全体を推定がすることが困難でした。本研究ではindelを明示的に扱う手順を組み込み、不自然に“伸びた祖先配列”を防ぎ、実在に近い全長祖先配列を得られることを示しました。
さらに、推定した祖先ロドプシン（Anc-SzR、Anc-HeR）を大腸菌で発現・精製し、レチナール結合を示す色と吸収スペクトルを確認しました。加えてAnc-SzRでは、全細胞pHアッセイにより光照射に伴う外液pH変化が観測され、現存するシゾロドプシン同様に光によって水素イオンを細胞内に輸送することがわかりました。
これらの結果から、推定祖先配列を“実験で検証可能な対象”として扱えることを示し、将来的には微生物型ロドプシンに限らず、医薬標的として重要な膜タンパク質に対しても、全長祖先配列復元と検証の枠組みが応用されることが期待されます。
本研究成果は、米国化学会誌 「ACS Omega」に6月8日（月）にオンライン公開（ASAP公開）されました。
祖先ロドプシン（Anc-SzR）を作っている大腸菌に光を照射すると、外側の溶液のpHが上昇しました。この結果は、祖先ロドプシンが光を吸収し、現存するシゾロドプシンと同様に、水素イオンを細胞内へ取り込む性質をもつことを支持しています。
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本件に関する問い合わせ先
大阪大学 大学院理学研究科 化学専攻
講師 石川 春人（いしかわ はると）
TEL： 06-6850-5792
E-mail： haruto@chem.sci.osaka-u.ac.jp