チャネル型ロドプシンの構造機能相関および構造に基づく分子改変の現状

Current progress in structure-function relationships and structure-guided molecular engineering of channelrhodopsins

　1回の光反応で大量のイオンを透過するチャネル型ロドプシン（ChR）の発見により，神経細胞の活動を光操作する光遺伝学ツールが開発され，神経科学において汎用的な実験ツールとなった．しかし，ChRの構造情報が判明する以前，透過するイオンの性質を反映するイオン透過経路が不明であり，不確実性の高い分子改変が行われていた．近年，クライオ電子顕微鏡（cryo-EM）の分解能の向上により構造決定が迅速かつ容易になったことで，ChRのさまざまな特性に関する機能相関が判明しつつある．昨今では光励起波長の改変や高いカリウムイオン（K^＋）選択性の獲得など，光遺伝学ユーザーが求める特性をデザインできるようになってきた．本稿では，光遺伝学ツールとして利用する際のChRの特性およびその分子改変に関するこれまでの試み，将来展望について紹介する．