冷適応微生物由来の青色プロテイン、光制御型細胞スイッチの新原型に - クライオロドプシンの可能性

冷凍ロドプシン：光制御ツールとしての新しい可能性 キリル・コバレフ博士は、グリーンランドの氷河、チベット高地の永久雪、フィンランドの氷冷地下水など極寒の環境に生息する微生物から、脳細胞の活動を制御する新たな分子群である「冷凍ロドプシン」を発見しました。コバレフはEMBLハンブルクのシュナイダー研究室とEMBL-EBIのベイテマン研究室のEIPODポストドクトラルフェローで、海洋微生物のロドプシンの働きを解明することに熱心です。 ロドプシンは、青緑色の光を吸収するピンクオレンジ色のタンパク質であり、光による電気活動の制御に使用されています。この技術はオプトジェネТИクスと呼ばれ、神経科学的研究で活用されています。これまで青色ロドプシンの開発が難航していましたが、コバレフの研究チームは、極寒環境のロドプシンが予想外の色彩を持つことが判明しました。特に、いくつかは青色でした。 この発見は、冷凍ロドプシンの分子構造に起因していると考えられています。コバレフは、X線結水晶体構造解析と低温電子顕微鏡（cryo-EM）を組み合わせた4次元構造生物学的手法で、これらの分子の特異性を解明しました。冷凍ロドプシンは、UV光によって細胞内の電流を誘導し、その後の光の種類により電気活動を「オン」または「オフ」に制御できることが示されています。これは、研究、バイオテクノロジー、医療分野で有用な新規オプトジェネティックツールの開発に向け、大きな進展となります。 さらに、フランクフルトのゲーセ大学ヨゼフ・ワクトブイトル研究室の協力により、冷凍ロドプシンがUV光を感知する能力があることも明らかになりました。これにより、極寒環境で生存する微生物が強まるUV輻射から自分自身を保護するために、冷凍ロドプシンを活用している可能性があります。 冷凍ロドプシンの遺伝子は、未知の小さなタンパク質をコードする遺伝子と共に存在することが分かりました。AIツールAlphaFoldを使用して、小さなタンパク質が五つでリング状になり、冷凍ロドプシンと相互作用することが示されました。これは、UV光の検出信号が細胞内に伝達される新メカニズムを示唆しています。 コバレフ博士は、「冷凍ロドプシンは研究ツールとして直接使用できるほど完成していないが、われわれの発見に基づく設計により、より有効なツールへと改良される可能性が高い」と述べています。「このような独自分子の発見には、多くの科学的な冒険と遠隔地での調査が必要不可欠だ。」 Tobias Moser教授は、「このような neuen の双方向性を持つオプトジェネティックツールは、研究や医療で非常に有用である」とコメントしています。ゴッティンゲン大学医学部のグループリーダーであるMoser教授は、同研究グループが新しい光学的耳小穴インプラントの開発を行っており、将来的に患者の聴覚をオプトジェネティックに回復させることが可能になると期待しています。