前回に引き続き、39号目のネイチャーのハイライトより。
構造生物学： チャネルロドプシンにおける光駆動型の陰イオン透過
Nature 561, 7723
2018年9月20日
微生物のチャネルやポンプに含まれるロドプシンは、光によって陽イオン電流を発生させるため、光遺伝学で生理学的機能を操作する手段として定着している。光遺伝学ではこのような活性化物質が現在広く使われているが、陰イオン透過性チャネルロドプシン（ChR）の神経回路阻害への使用はまだ初期の段階である。今回、K Deisserothたちが行った2つの研究により、ChRでの光駆動型イオン透過の分子基盤が報告された。1つ目の論文では、藻類由来で天然に存在し、青緑色光で駆動される陰イオンChRであるGtACR1の結晶構造が示されている。この構造は、機能解析の結果と共に、陰イオン透過の基盤に関する知見をもたらした。2つ目の論文では、人工的に設計されたChRのpH 6.5および8.5での結晶構造が示されている。著者たちはさらに、天然のChRと人工的に設計されたChRの両方から得られた情報を使って、「FLASH」と名付けたGtACR1の変異体についても報告している。これは大きな光電流と速い速度論的性質を示し、動物の行動制御研究に使える可能性がある。
Article p.349
News & Views p.312
おまけ：光が当たるとイオンを通すメカニズムを明らかに - プレスリリース―東大
この2つの論文はネイチャーのニュースにも取り上げられました。
日本語版の本誌では「フォーラム：構造生物学：光活性化タンパク質に関する見解」と題され、見出しには、「今回、陰イオン伝導性チャネルロドプシンタンパク質の構造が解明され、これを用いて光遺伝学のツールが開発された。このフォーラムでは、イオン伝導についてこの構造から分かること、そしてこのツールが必要な理由が検討されている。」と取り上げられています。
フルテキストを直訳しますと・・・
蛋白質構造は神経科学のための非常に必要な道具の設計を導く
となり、見出しを直訳しますと・・・
アニオン伝導性チャネルロドプシンタンパク質の構造は解明され、そしてオプトジェネティクスのためのツールを開発するために使用されてきた。専門家は、イオン伝導について構造が何を語っているのか、そしてなぜツールが必要なのかを議論します。
となります。
フルテキストは下記になります。
Full Text：News & Views p.312
Protein structures guide the design of a much-needed tool for neuroscience
1つ目の論文に入ります。日本語版の本誌では「構造物理学：天然に存在する陰イオン透過型チャネルロドプシンGtACR1の結晶構造」と題されています。
見出しを直訳しますと・・・
藻類Guillardia theta由来のアニオンチャネルロドプシン-1（ACR1）の結晶構造は、アニオンコンダクタンスの基礎への洞察を提供する
フルテキストを直訳しますと・・・
アニオンチャネルロドプシンにおける選択性と開閉の構造的機構
となり、Abstractを直訳しますと・・・
設計されたおよび天然のアニオン伝導性チャネルロドプシン（それぞれdACRおよびnACR）はオプトジェネティクス（動物行動研究中の標的細胞活性の選択的阻害を可能にする）に広く適用されてきたが、各クラスは性能限界を示し、チャネル構造におけるトレードオフを強調機能関係。したがって、dACRおよびnACRへの分子的および構造的洞察は、これらの光ゲートアニオンチャネルの基本的なメカニズムを理解するためだけでなく、次世代の光遺伝学的ツールを作成するためにも重要になります。ここでは、dACRとnACRの両方のpH依存性、基質認識、チャネルゲーティングおよびイオン選択性への予想外の洞察を提供する分光学的、電気生理学的およびコンピューター解析と共にdACR iC ++の結晶構造を報告する。これらの結果は私たちは排他的なアニオン選択性と一緒に大きな光電流と高速動力学の重要な機能を統合したアニオン伝導チャネルロドプシンを作成することができました。
となります。
フルテキストは下記になります。詳細が必要な方はご購入をお願いいたします。
Full Text：Article p.343
Crystal structure of the natural anion-conducting channelrhodopsin GtACR1
2つ目の論文に入ります。日本語版の本誌では「構造物理学：陰イオンチャネルロドプシンにおけるイオン選択性とチャネルゲート開閉の構造的機構」で取り上げられています。
見出しを直訳しますと・・・
設計されたアニオン伝導性チャネルロドプシンiC ++の結晶構造および分子シミュレーションは、オプトジェネティクスツールとしての使用に望ましい特性を有するチャネルロドプシンの構造に基づく設計を可能にする分子的洞察を提供する。
フルテキストを直訳しますと・・・
アニオンチャネルロドプシンにおける選択性と開閉の構造的機構
となり、Abstractを直訳しますと・・・
設計されたおよび天然のアニオン伝導性チャネルロドプシン（それぞれdACRおよびnACR）はオプトジェネティクス（動物行動研究中の標的細胞活性の選択的阻害を可能にする）に広く適用されてきたが、各クラスは性能限界を示し、チャネル構造におけるトレードオフを強調機能関係。したがって、dACRおよびnACRへの分子的および構造的洞察は、これらの光ゲートアニオンチャネルの基本的なメカニズムを理解するためだけでなく、次世代の光遺伝学的ツールを作成するためにも重要になります。ここでは、dACRとnACRの両方のpH依存性、基質認識、チャネルゲーティングおよびイオン選択性への予想外の洞察を提供する分光学的、電気生理学的およびコンピューター解析と共にdACR iC ++の結晶構造を報告する。これらの結果は私たちは排他的なアニオン選択性と一緒に大きな光電流と高速動力学の重要な機能を統合したアニオン伝導チャネルロドプシンを作成することができました。
となります。
フルテキストは下記です。詳細が必要な方はご購入をお願いいたします。
Full Text：Article p.349
Structural mechanisms of selectivity and gating in anion channelrhodopsins
究極に溜まりに溜まったネイチャー。次回は、「天文学： GW170817の超光速運動」を取り上げます。
