Electrophysology
電気生理学によるロドプシンの研究 
本研究室では、赤外分光法、過渡吸収測定等の分光学的研究に加え、電気生理学(パッチクランプ法)によるイオン輸送機能の研究も行っています。
パッチクランプ法とは対象となるイオン輸送体を哺乳類細胞などの細胞膜に発現させ、イオン輸送を電流値として直接測定します。
パッチクランプ法の大きな利点は膜内外イオン環境を独立に操作可能なうえ、電位固定法を用いれば膜電位も厳密に設定可能なことが挙げられます。また10マイクロ秒程度までの時間分解能を持ち、チャネル分子の開閉イベント等の分子の挙動を観察することが可能です。
微生物型ロドプシンの仲間には光エネルギーでイオンを輸送するイオンポンプ型分子や、光で開閉するイオンチャネル型分子が存在します。前者は古細菌Halobacterium salinarium由来のプロトンポンプであるバクテリオロドプシン(bacteriorhodopsin, BR)やクロライドイオンポンプであるハロロドプシン(halorhodopsin, HR)等が良く知られています。さらに2000年以降になると環境中の様々な微生物の網羅的な遺伝子解析（メタゲノム解析）が活発になり、古細菌以外にも様々な生物が微生物型ロドプシン遺伝子を持つことがわかってきました。その中でも特に海洋に生息する真正細菌から、BRやHRと同様にプロトンポンプやクロライドポンプ機能を示す分子が多数発見されつつあります。さらに2013年には本研究室がナトリウムイオンとプロトンの両方をポンプする分子であるNaRの発見を報告しました。続いて2016年、Parvularcula oceaniという海洋性細菌からプロトンをBRとは逆の細胞内へ向けて能動輸送するポンプの発見も報告しました（PoXeRと名付けました）。
一方イオンチャネル型ロドプシンは、2002年と2003年にChlamydomonas reinhardtii由来の光開閉型カチオンチャネルであるチャネルロドプシン1 (ChR1)とチャネルロドプシン2（ChR2）をドイツの Peter Hegemann 教授のグループが発見したのを皮切りに、近縁の生物から相同性の高い分子が次々に見つかっています。 本研究室でもクリプト藻の一種であるGuillardia theta由来の新規カチオンチャネルロドプシン、Gt_CCR4の発見を報告しました。一方、2015年にはカチオンではなくアニオンチャネルロドプシンであるACR1やACR2をアメリカの John Spudich 教授のグループが発見しています。
このようにイオン輸送性のロドプシンは多様な機能を持つことが明らかになりつつあります。本研究室ではこれらのイオン輸送性ロドプシンのパッチクランプ法によるイオン輸送機構についての研究を行っています。さらに、これらのロドプシン分子の神経細胞における光操作ツール（オプトジェネティクスツール）としての性能評価も行っています。
