生物センサーの構造と機能における共通原理と多様性に関する生物物理学的研究

摘要

この研究は、生物界に広く存在する物理的センサー、主として光センサーについて、その構造と機能を生物物理学的手法で研究し、共通原理と多様性を探る。生物は、外界の物理量変化をつねに鋭敏な感覚系でとらえ、行動を制御している。中でも光は多くの生物にとって最も重要な情報源である。ただ、光のどのような属性を何に利用するかは生物種によって著しい多様性があり、それを反映して光センサーの構造と機能も多様である。本研究では生物光センサー、特に未解明な点が多く学術的に発展が期待される無脊椎動物と微生物の系についての申請者ら自身の世界的な成果を出発点として、以下のように光受容分子系、細胞構造、光情報処理の３つの視点でとらえ、その動作原理と生物学的機能を解析･比較する：（1）光受容分子系については、ミドリムシの新奇光センサーである光活性化アデニル酸シクラーゼ系（Iseki, Watanabeら, 2002, Nature 415: 1047-51）と、昆虫視物質系の２つに焦点をあて、分子構造、光活性化機構、受容分子代謝機構などを調べる。（2）受容細胞構造については、光受容分子を含む細胞小器官の微細構造を電子顕微鏡レベルで調べ、生理光学的性質を解明する。（3）光情報処理については、主として昆虫視覚系を取り扱い、波長の弁別機構(e.g. Arikawaら,2005 J Neurosci, 25: 5935-42)を心理物理学･神経生理学・微細構造学の手法で解析する。