天然ディスク膜における視覚ロドプシンのコンフォメーション変化による活性化

Sci. Signal., 10 March 2015
Vol. 8, Issue 367, p. ra26
DOI: 10.1126/scisignal.2005646

Erik Malmerberg^1,*, Petra H. M. Bovee-Geurts², Gergely Katona¹, Xavier Deupi^3,4, David Arnlund¹, Cecilia Wickstrand¹, Linda C. Johansson^1,†, Sebastian Westenhoff¹, Elena Nazarenko¹, Gebhard F. X. Schertler^4,5, Andreas Menzel⁶, Willem J. de Grip², and Richard Neutze^1,‡

¹ Department of Chemistry and Molecular Biology, University of Gothenburg, Box 462, 40530 Gothenburg, Sweden.
² Department of Biochemistry, Radboud University Medical Center, P.O. Box 9101, 6500 HB Nijmegen, Netherlands.
³ Condensed Matter Theory Group, Paul Scherrer Institute, CH-5232 Villigen, Switzerland.
⁴ Laboratory of Biomolecular Research, Paul Scherrer Institute, CH-5232 Villigen, Switzerland.
⁵ Department of Biology, ETH Zürich, Wolfgang-Pauli-Str. 27, 8093 Zürich, Switzerland.
⁶ Swiss Light Source, Paul Scherrer Institute, CH-5232 Villigen, Switzerland.

‡ Corresponding author. E-mail: richard.neutze@chem.gu.se

* Present address: Physical Biosciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, 1 Cyclotron Road, Berkeley, CA 94703, USA.

† Present address: Department of Integrative Structural and Computational Biology, The Scripps Research Institute, 10550 North Torrey Pines Road, La Jolla, CA 92037, USA.

要約 ロドプシンは、脊椎動物において暗い光を感じる視覚受容体として機能するGタンパク質共役受容体（GPCR）である。われわれは、時間分解広角X線散乱を用いて、室温でその天然膜環境におけるロドプシンの光誘発性コンフォメーション変化を調べた。その結果、膜貫通ヘリックス5の細胞質部分の内側への移動に付随した膜貫通ヘリックス6の細胞質部分の外側への傾きと一致する急速なコンフォメーション変化が観察された。これらの動きは、活性化ロドプシンの結晶構造に基づいて報告されたものよりもかなり大きく、ロドプシンの光活性化が、以前に提唱されたよりも大きなコンフォメーション変化を伴うことが示唆された。

E. Malmerberg, P. H. M. Bovee-Geurts, G. Katona, X. Deupi, D. Arnlund, C. Wickstrand, L. C. Johansson, S. Westenhoff, E. Nazarenko, G. F. X. Schertler, A. Menzel, W. J. de Grip, and R. Neutze, Conformational activation of visual rhodopsin in native disc membranes. Sci. Signal. 8, ra26 (2015).