ロドプシンの光反応ダイナミクス(第45回物性若手夏の学校(2000年度)(その2),講義ノート)

Abstract

我々は目の中の光センサー蛋白質(ロドプシン類)を使ってものを見る。それでは、光の情報はどのようにして、視覚情報へと変換されるのであろうか?光はロドプシンに含まれる発色団分子(レチナール)によって捉えられ、この分子に構造変化をもたらす。それが蛋白質全体の変化へとつながり、細胞内増幅過程を経て、神経細胞の電気信号に変換された情報は、脳に至って視覚となる。10^<-15>秒で光の吸収が起こってから10^<-1>秒程度で視覚が発生するまでの過程において、約12桁の時間のあいだ、光の情報はロドプシン内部に保たれることになる。フェムト秒、ピコ秒、ナノ秒、マイクロ秒、ミリ秒というそれぞれの時間で起こる出来事が、これまでの詳細な研究によって明らかになりつつある。本講義においては、光の情報が時間的な階層構造の中で、どのように蛋白質の中を伝達されるのか、最新のデータを含めて紹介する。特に、フェムト秒のオーダーで起こる初期異性化反応を中心に捉え、ダイナミクスはどのように研究されてきたのか、なぜそんなに速いのか、蛋白質という反応の場はどんな役割を担っているのか、といった点について解説する。蛋白質という反応場は10^<15>(ペタ)秒のオーダーで起こる進化によって最適化されたものであり、ペタ秒の時間をかけて起こったことが、フェムト秒のダイナミクスを決定した可能性がある。