V体育研究故事第 5 卷2024 年 12 月 13 日

阐明色觉蛋白的功能并为药物发现做出贡献!
~ 可视化眼睛色觉蛋白功能的尖端技术 ~

片山科塔

片山浩宏

片山科塔

生命与应用化学系
副教授

探索我们周围隐藏的“看似显而易见的奥秘和问题”

V体育领域
生命/材料化学、生命科学、生物物理学
V体育关键字
色觉蛋白、神经递质、红外光谱、电子显微镜

Q您从事什么类型的V体育

“为什么我们能够区分颜色?”
为了回答这个问题,我正在使用结构分析进行V体育,目的是阐明色觉蛋白的结构和功能之间的关系。V体育色觉蛋白的最大挑战是所有实验都必须在黑暗中进行。这是因为色觉蛋白在暴露于光时会失去其功能。为了克服这一挑战,我们采用了使用人眼无法直接观察到的波长的光(例如红外线和电子束)的测量和观察方法。通过这一点,我们每天都在努力阐明色觉蛋白的工作原理并阐明颜色辨别的机制。

Q是什么让您决定从事V体育事业

当我还是一名学生时,我了解到人类辨别颜色的机制尚未完全阐明。我很惊讶如此熟悉的现象尚未得到阐明,并决定继续V体育色觉蛋白。后来,我们在世界上首次成功分析了一种区分红色和绿色的色觉蛋白的结构,并揭示了部分机制。以这个结果为契机,我决定以阐明颜色歧视的整个机制为目标,并选择了V体育员的职业。我很庆幸找到了一个值得奉献一生的V体育课题,并且我正在努力开展V体育活动,与我的学生一起探索潜伏在我们周围看似显而易见的奥秘和问题。

Q请介绍一下您于 2024 年 4 月开始的实验室

颜色的使用时尚而简单,可以轻松地在视觉上传达V体育内容。最后,作为长期使用的工具,强调易用性的主页(HP)终于完成了!

我们的实验室由以下三个小组组成。
①色觉蛋白组
②G蛋白偶联受体(GPCR)组
③动物视觉蛋白进化组

我之所以在 HP 中关注“颜色”,是因为从学生时代起,我就一直在进行V体育,以阐明使人类能够区分颜色的视觉蛋白的功能。
②GPCR小组分析受体和药物之间的相互作用,并正在进行旨在发现GPCR药物的V体育。当GPCR从细胞外接收到内源性配体或药物时,受体内部的氢键系统会引起重组,从而将信息传递到细胞中。我们正在进行V体育,以了解当不同化学结构的药物结合时 GPCR 的结构变化,即分子振动的变化。
③我们还致力于分子进化V体育,阐明动物视觉蛋白的机制,揭开眼睛进化的奥秘。视紫红质是第一个为动物提供视觉的分子,通过阐明其多样性的起源,我们的目标是追踪视紫质的分子进化并阐明眼睛的进化。

我们还为创建 HP 付出了一些努力。该标志的设计暗示着“视线=眼睛”,实验室名称“KATAYAMA Lab”的前七个字母大写,最后一个字母小写。这象征着 GPCR 由七个跨膜 α 螺旋和一个短 α 螺旋组成。请浏览我们的网站。

Q请告诉我们您的V体育中有什么有趣的地方,您遇到过哪些困难,以及作为一名V体育人员您的想法

V体育的吸引力在于你可以快速观察前所未见的现象和事件并获得新的知识。当我还是学生时,我是世界上第一个分析区分红色和绿色的色觉蛋白质的结构,并发现蛋白质内部存在水分子。此外,我们发现这种水分子在颜色辨别中起着重要作用。像这样的发现时刻很少见,但我觉得V体育的真正兴奋之处在于相信它们并每天稳步进行实验。

然而,V体育从来都不是一件容易的事。尽管色觉蛋白在眼睛中是稳定的,但当转移到眼睛外部的环境中时,它们会变得极其不稳定并失活。此外,它们对光非常敏感,因此所有实验都必须在黑暗中进行。出于这个原因,我们非常小心地进行实验,就好像我们将自己置于蛋白质的立场上一样。

作为一名V体育员,我总是努力严格要求自己和他人。许多V体育人员,不仅仅是我实验室的V体育人员,都致力于创造可以重写教科书的新知识,其结果有可能改变社会。这就是为什么我认为我们应该继续对我们产生的数据和我们呈现的结果承担责任并感到自豪。

Q请告诉我们您未来的目标(V体育/生活)

为了阐明颜色辨别机制和药物作用机制,我们将对膜蛋白的结构和功能之间的关系进行V体育。通过这项V体育,我希望为实现一个人们通过色彩过上安全、繁荣、舒适的生活的社会做出贡献。

红外线和紫外线属于不可见光线,色觉蛋白无法吸收,因此人类看不到它们。然而,如果可以看到不可见光,即使在黑暗中也可以感知生物的存在并采取行动。我们还将接受挑战,创造吸收紫外线和红外线的新型色觉蛋白,目标是创造一个类似于科幻电影中具有“超人能力”的角色的未来。

此外,色盲患者可能很难看清交通信号灯和尾灯,这可能会导致危险情况。为了解决这个问题,我们将根据色觉蛋白的结构信息开发色盲治疗药物,旨在创建一个尊重色觉多样性的社会,换句话说,颜色差异不会成为障碍。

传记

2013年9月,完成V体育未来材料工学系博士课程(提前六个月完成)。博士(工程)。
从 2017 年 1 月起,他成为V体育的终身教授助理教授,从 2022 年 4 月起,他成为该大学的助理教授,从 2023 年 4 月起,他成为该大学生命与应用化学学院的副教授。

所属学会

日本生物物理学会(理事)、分子科学会、日本化学会、日本蛋白质科学会、日本药理学会

奖项

第3届(2012年)日本学术振兴会郁志奖
第十三届(2020)分子科学会鼓励奖
2020年文部科学省科学技术领域青年科学家奖

爱好

跑步、骑行

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