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微生物学：機能的メタゲノム解析により発見された豊富に存在する微生物由来ロドプシンの新たなグループ
Nature 558, 7711 doi: 10.1038/s41586-018-0225-9
多くの生物がロドプシン色素を用いて日光を捕捉・感知している。ロドプシンは、発色団のレチナール分子を結合した非常に重要な膜タンパク質で、タイプ1（微生物由来ロドプシン）とタイプ2（動物由来ロドプシン）の2つの異なるタンパク質ファミリーから構成される。この2つのファミリーは同様のトポロジーを共有しており、7回膜貫通ヘリックスが結合ポケットを形成し、この中でレチナールは7番目のヘリックスにあるリシン残基に共有結合してプロトン化シッフ塩基として存在する。タイプ1とタイプ2のロドプシンには、塩基配列上の類似性がほとんど、あるいは全く見られず、これは共通祖先からの大規模な分岐か、類似した構造の収斂進化の結果である。今回我々は、機能的メタゲノム解析を用いて、タイプ1ロドプシンから遠く離れた、多様な新規ロドプシンファミリーを突き止め、それをヘリオロドプシンと名付けたことを報告する。ヘリオロドプシンはN末端を細胞質に向ける形で細胞膜に埋め込まれており、これはタイプ1やタイプ2のロドプシンとは逆である。ヘリオロドプシンは1秒より長い光サイクルを示したことから、光感知活性を有すると考えられる。ヘリオロドプシンの光サイクルは、タイプ1やタイプ2のロドプシンのようにレチナール異性化とプロトン移動を伴うが、プロトンは過渡的にでもタンパク質から放出されることはなかった。ヘリオロドプシンは、地球上に広く豊富に存在しており、アーキア、細菌、真核生物、およびそれらのウイルスに検出された。今回の我々の知見により、微生物の世界にこれまでに知られていなかった光感知ロドプシンが広く存在することが明らかになった。
