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自然から学ぶアイデアの源泉 ネイチャーテック


古細菌によって赤く着色した塩湖

Photo by Grombo

光を感じる物質は古細菌から人間まで共通?

ヒントとなる自然:微生物(古細菌)

<写真>古細菌によって赤く着色した塩湖
Creative Commons

何がすごいの?

オーストラリアやケニアなどの非常に塩の濃度が高い湖には、古細菌と呼ばれる生物が住んでいます。この生物は、細菌(バクテリア)よりも私たちの祖先に近いことがわかってきました。

私たち動物の眼には、光の信号を受けとるロドプシンと呼ばれるタンパク質があり、「ロッド(棒状)」と「コーン(円錐形)」という二つの変わった部分が外側に出て、光の刺激によりダイナミックに構造が変化します。

古細菌は、ロドプシンに比べシンプルな構造の「古細菌型ロドプシン」を細胞膜に持ち、光エネルギーで動くタンパク質であることが分かりました。古細菌は私たちのような複雑な「眼」の構造を持たなくても、光受容物質「古細菌型ロドプシン」により、光を感じているのです。

代表的な古細菌 Sulfolobus sp.

代表的な古細菌 Sulfolobus sp.
写真提供:東邦大学医学部 杉森賢司氏
バーチャルラボラトリ・温泉微生物

どうやって役立てるの?

古細菌型ロドプシンは、構造や仕組みが私たちの眼にあるロドプシンよりもシンプルです。このタンパク質の機能が分かれば、私たちの目で起きている光信号のエネルギー変換の仕組みが明らかになるでしょう。

どんな研究をしているの?

私たちの持っているロドプシンについては、構造が複雑で解明がなかなか進んでいません。一方、複数の古細菌については、古細菌型ロドプシンのタンパク質の構造解明が進んでいます。

このタンパク質を人工的に大量発現し、安定化させることにより、機能解析や立体構造が解明されています。光を受容したときに、タンパク質のどのアミノ酸に影響を与え、信号がどのようなサイクルで伝わっていくのかについて詳しく研究されています。

どんな技術開発ができる?

よりシンプルな光を感じるタンパク質モデルを設計することができます。
 私たちが目の疲れを感じるとき、古細菌のもつロドプシンのようなサプリメントがあれば役立つかもしれません。

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掲載日:2011年3月28日

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