(57)【要約】要約書なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロテオロドプシンタンパク質をコードする単離ＤＮＡ配列を含む、プロテオロドプシン遺伝子。
【請求項２】
前記プロテオロドプシン遺伝子が天然細菌の試料のゲノム断片から検索される、請求項１に記載に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項３】
前記天然細菌は海のプロテオバクテリアである、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項４】
前記天然細菌はＳＡＲ８６細菌である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項５】
前記天然細菌のゲノム断片が組換えＤＮＡライブラリから検索される、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項６】
前記天然細菌のゲノム断片が細菌の人工染色体ライブラリから検索される、請求項５に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項７】
前記ゲノム断片がクローンＢＡＣ３１Ａ８から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号４であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号５である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項８】
前記ゲノム断片がクローンＢＡＣ４０Ｅ８から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号８であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号９である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項９】
前記ゲノム断片がクローンＢＡＣ４１Ｂ４から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号１０であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号１１である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項１０】
前記ゲノム断片がクローンＢＡＣ６４Ａ５から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号１２であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号１３である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項１１】
前記ゲノム断片がクローンＨＯＴ０ｍ１から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号１４であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号１５である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項１２】
前記ゲノム断片がクローンＨＯＴ７５ｍ１から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号１６であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号１７である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項１３】
前記ゲノム断片がクローンＨＯＴ７５ｍ３から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号１８であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号１９である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項１４】
前記ゲノム断片がクローンＨＯＴ７５ｍ４から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号２０であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号２１である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項１５】
前記ゲノム断片がクローンＨＯＴ７５ｍ８から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号２２であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号２３である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項１６】
前記ゲノム断片がクローンＭＢ０ｍ１から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号２４であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号２５である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項１７】
前記ゲノム断片がクローンＭＢ０ｍ２から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号２６であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号２７である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項１８】
前記ゲノム断片がクローンＭＢ２０ｍ２から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号２８であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号２９である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項１９】
前記ゲノム断片がクローンＭＢ２０ｍ５から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号３０であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号３１である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項２０】
前記ゲノム断片がクローンＭＢ２０ｍ１２から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号３２であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号３３である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項２１】
前記ゲノム断片がクローンＭＢ４０ｍ１から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号３４であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号３５である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項２２】
前記ゲノム断片がクローンＭＢ４０ｍ５から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号３６であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号３７である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項２３】
前記ゲノム断片がクローンＭＢ４０ｍ１２から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号３８であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号３９である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項２４】
前記ゲノム断片がクローンＭＢ１００ｍ５から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号４０であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号４１である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項２５】
前記ゲノム断片がクローンＭＢ１００ｍ７から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号４２であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号４３である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項２６】
前記ゲノム断片がクローンＭＢ１００ｍ９から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号４４であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号４５である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項２７】
前記ゲノム断片がクローンＭＢ１００ｍ１０から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号４６であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号４７である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項２８】
前記ゲノム断片がクローンＰＡＬＢ１から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号４８であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号４９である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項２９】
前記ゲノム断片がクローンＰＡＬＢ２から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号５０であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号５１である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項３０】
前記ゲノム断片がクローンＰＡＬＢ５から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号５２であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号５３である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項３１】
前記ゲノム断片がクローンＰＡＬＢ７から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号５４であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号５５である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項３２】
前記ゲノム断片がクローンＰＡＬＢ６から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号５６であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号５７である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項３３】
前記ゲノム断片がクローンＰＡＬＢ８から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号５８であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号５９である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項３４】
前記ゲノム断片がクローンＰＡＬＥ１から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号６０であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号６１である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項３５】
前記ゲノム断片がクローンＰＡＬＥ６から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号６２であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号６３である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項３６】
前記ゲノム断片がクローンＰＡＬＥ７から検索され、前記プロテオロドプシン遺伝子は配列番号６４であり、前記プロテオロドプシンタンパク質は配列番号６５である、請求項２に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項３７】
前記プロテオロドプシン遺伝子はポリメラーゼ連鎖反応によってゲノム断片から増幅される、請求項１に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項３８】
前記ポリメラーゼ連鎖反応が、配列番号２および配列番号３を有するプライマーによって行われる、請求項３７に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項３９】
前記プロテオロドプシン遺伝子は海洋環境に由来し、ホスト中で前記プロテオロドプシンタンパク質を生産するために発現ベクターに入れられる、請求項１に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項４０】
前記ホストは人工膜システムである、請求項３９に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項４１】
前記ホストは細菌である、請求項３９に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項４２】
前記ホストは前記細菌の細胞膜調製物である、請求項４１に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項４３】
前記ホストは真核生物である、請求項３９に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項４４】
前記ホストは前記真核生物の細胞膜調製物である、請求項４３に記載のプロテオロドプシン遺伝子。
【請求項４５】
プロテオロドプシン遺伝子を検索する方法であって、
（ａ）天然細菌の試料を提供する工程と、
（ｂ）前記天然細菌の試料のゲノム断片を抽出する工程と、
（ｃ）ポリメラーゼ連鎖反応を使用して、前記ゲノム断片から前記プロテオロドプシン遺伝子を増幅する工程と、から成る方法。
【請求項４６】
前記プロテオロドプシン遺伝子を含む発現ベクターを作成する工程をさらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記天然細菌は海のプロテオバクテリアである、請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
前記天然細菌はＳＡＲ８６細菌である、請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記天然細菌のゲノム断片が組換えＤＮＡライブラリから検索される、請求項４５に記載の方法。
【請求項５０】
前記天然細菌のゲノム断片が人工染色体ライブラリから検索される、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＢＡＣ３１Ａ８中に存在し、前記クローンＢＡＣ３１Ａ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号４であり、配列番号５のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項５２】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＢＡＣ４０Ｅ８中に存在し、前記ＢＡＣ４０Ｅ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号８であり、配列番号９のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項５３】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＢＡＣ４１Ｂ４中に存在し、前記ＢＡＣ４１Ｂ４から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号１０であり、配列番号１１のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項５４】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＢＡＣ６４Ａ５中に存在し、前記ＢＡＣ６４Ａ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号１２であり、配列番号１３のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項５５】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＨＯＴ０ｍ１中に存在し、前記ＨＯＴ０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号１４であり、配列番号１５のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項５６】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＨＯＴ７５ｍ１中に存在し、前記ＨＯＴ７５ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号１６であり、配列番号１７のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項５７】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＨＯＴ７５ｍ３中に存在し、前記ＨＯＴ７５ｍ３から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号１８であり、配列番号１９のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項５８】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＨＯＴ７５ｍ４中に存在し、前記ＨＯＴ７５ｍ４から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号２０であり、配列番号２１のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項５９】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＨＯＴ７５ｍ８中に存在し、前記ＨＯＴ７５ｍ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号２２であり、配列番号２３のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項６０】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＭＢ０ｍ１中に存在し、前記ＭＢ０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号２４であり、配列番号２５のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項６１】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＭＢ０ｍ２中に存在し、前記ＭＢ０ｍ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号２６であり、配列番号２７のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項６２】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＭＢ２０ｍ２中に存在し、前記ＭＢ２０ｍ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号２８であり、配列番号２９のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項６３】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＭＢ２０ｍ５中に存在し、前記ＭＢ２０ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号３０であり、配列番号３１のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項６４】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＭＢ２０ｍ１２中に存在し、前記ＭＢ２０ｍ１２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号３２であり、配列番号３３のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項６５】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＭＢ４０ｍ１中に存在し、前記ＭＢ４０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号３４であり、配列番号３５のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項６６】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＭＢ４０ｍ５中に存在し、前記ＭＢ４０ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号３６であり、配列番号３７のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項６７】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＭＢ４０ｍ１２中に存在し、前記ＭＢ４０ｍ１２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号３８であり、配列番号３９のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項６８】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＭＢ１００ｍ５中に存在し、前記ＭＢ１００ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号４０であり、配列番号４１のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項６９】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＭＢ１００ｍ７中に存在し、前記ＭＢ１００ｍ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号４２であり、配列番号４３のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項７０】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＭＢ１００ｍ９中に存在し、前記ＭＢ１００ｍ９から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号４４であり、配列番号４５のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項７１】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＭＢ１００ｍ１０中に存在し、前記ＭＢ１００ｍ１０から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号４６であり、配列番号４７のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項７２】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＰＡＬＢ１中に存在し、前記ＰＡＬＢ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号４８であり、配列番号４９のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項７３】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＰＡＬＢ２中に存在し、前記ＰＡＬＢ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号５０であり、配列番号５１のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項７４】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＰＡＬＢ５中に存在し、前記ＰＡＬＢ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号５２であり、配列番号５３のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項７５】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＰＡＬＢ７中に存在し、前記ＰＡＬＢ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号５４であり、配列番号５５のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項７６】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＰＡＬＢ６中に存在し、前記ＰＡＬＢ６から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号５６であり、配列番号５７のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項７７】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＰＡＬＢ８中に存在し、前記ＰＡＬＢ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号５８であり、配列番号５９のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項７８】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＰＡＬＥ１中に存在し、前記ＰＡＬＥ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号６０であり、配列番号６１のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項７９】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＰＡＬＥ６中に存在し、前記ＰＡＬＥ６から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号６２であり、配列番号６３のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項８０】
前記天然細菌のゲノム断片がクローンＰＡＬＥ７中に存在し、前記ＰＡＬＥ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子は配列番号６４であり、配列番号６５のプロテオロドプシンタンパク質をコードしている、請求項４５に記載の方法。
【請求項８１】
配列番号２および配列番号３を有するプライマーによって行われる、請求項４５に記載の方法。
【請求項８２】
ホストを提供する工程をさらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項８３】
前記ホストは人工膜システムである、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記ホストは細菌である、請求項８２に記載の方法。
【請求項８５】
前記ホストは前記バクテリアの細胞膜調製物である、請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
前記ホストは真核生物である、請求項８２に記載の方法。
【請求項８７】
前記ホストは前記真核生物の細胞膜調製物である、請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
光駆動エネルギジェネレータであって、
（ａ）プロテオロドプシンタンパク質と、
（ｂ）前記ホスト中で前記プロテオロドプシンタンパク質を正確に折り畳み、それによって内在性プロテオロドプシンタンパク質を作成するためのホストと、
（ｃ）前記内在性プロテオロドプシンタンパク質に共有結合で結び付き、それによって光吸収元素を作成するレチナール源と、を備えた光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項８９】
天然細菌の試料のゲノム断片から検索されたプロテオロドプシン遺伝子は前記プロテオロドプシンタンパク質をコードする、請求項８８に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項９０】
前記天然細菌は海のプロテオバクテリアである、請求項８９に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項９１】
前記天然細菌はＳＡＲ８６細菌である、請求項８９に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項９２】
前記天然細菌のゲノム断片が組換えＤＮＡライブラリから検索される、請求項８９に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項９３】
前記天然細菌のゲノム断片が細菌の人工染色体ライブラリから検索される、請求項９２に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項９４】
前記ゲノム断片がクローンから検索され、該クローンはＢＡＣ３１Ａ８、ＢＡＣ４０Ｅ８、ＢＡＣ４１Ｂ４、ＢＡＣ６４Ａ５、ＨＯＴ０ｍ１、ＨＯＴ７５ｍ１、ＨＯＴ７５ｍ３、ＨＯＴ７５ｍ４、ＨＯＴ７５ｍ８、ＭＢ０ｍ１、ＭＢ０ｍ２、ＭＢ２０ｍ２、ＭＢ２０ｍ５、ＭＢ２０ｍ１２、ＭＢ４０ｍ１、ＭＢ４０ｍ５、ＭＢ４０ｍ１２、ＭＢ１００ｍ５、ＭＢ１００ｍ７、ＭＢ１００ｍ９、ＭＢ１００ｍ１０、ＰＡＬＢ１、ＰＡＬＢ２、ＰＡＬＢ５、ＰＡＬＢ７、ＰＡＬＢ６、ＰＡＬＢ８、ＰＡＬＥ１、ＰＡＬＥ６およびＰＡＬＥ７から成る群から選択されたメンバーである、請求項８９に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項９５】
前記ホストは人工膜システムである、請求項８８に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項９６】
前記ホストは細菌から得られた細胞膜である、請求項８８に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項９７】
前記ホストは細菌から得られた細胞膜調製物である、請求項９６に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項９８】
前記ホストは真核生物から得られた細胞膜である、請求項８８に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項９９】
前記ホストは真核生物から得られた細胞膜調製物である、請求項９８に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項１００】
前記光吸収色素を照明し、それによってエネルギジェネレータが光を生化学エネルギに変換するための光源をさらに備える、請求項８８に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項１０１】
前記光源は高速パルス光源である、請求項１００に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項１０２】
前記高速パルス光源は、所定の時間間隔で間欠的な高速パルスを伝えるため機構を含む、請求項１０１に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項１０３】
前記光源は異なる所定の波長を示す光源である、請求項１００に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項１０４】
前記エネルギジェネレータによって生成されたエネルギを化学エネルギー、機械エネルギー、または電気エネルギへ媒介するためのメディエーターをさらに備える、請求項８８に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項１０５】
前記プロテオロドプシンタンパク質が、前記光吸収色素の吸収スペクトルを決定するために選択される、請求項８８に記載の光駆動エネルギジェネレータ。
【請求項１０６】
光駆動エネルギジェネレータを製造する方法であって、
（ａ）プロテオロドプシンタンパク質を提供する工程と、
（ｂ）前記ホスト中で前記プロテオロドプシンタンパク質を正確に折り畳み、それによって内在性プロテオロドプシンタンパク質を作成するためのホストを提供する工程と、
（ｃ）前記内在性プロテオロドプシンタンパク質に共有結合で結び付き、それによって光吸収色素を作成するレチナール源を提供する工程と、から成る方法。
【請求項１０７】
天然細菌の試料のゲノム断片から検索されたプロテオロドプシン遺伝子は前記プロテオロドプシンタンパク質をコードする、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０８】
前記天然細菌は海のプロテオバクテリアである、請求項１０７に記載の方法。
【請求項１０９】
前記天然細菌はＳＡＲ８６細菌である、請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１０】
前記天然細菌のゲノム断片が組換えＤＮＡライブラリから検索される、請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１１】
前記天然細菌のゲノム断片が人工染色体ライブラリから検索される、請求項１１０に記載の方法。
【請求項１１２】
前記ゲノム断片がクローンから検索され、該クローンはＢＡＣ３１Ａ８、ＢＡＣ４０Ｅ８、ＢＡＣ４１Ｂ４、ＢＡＣ６４Ａ５、ＨＯＴ０ｍ１、ＨＯＴ７５ｍ１、ＨＯＴ７５ｍ３、ＨＯＴ７５ｍ４、ＨＯＴ７５ｍ８、ＭＢ０ｍ１、ＭＢ０ｍ２、ＭＢ２０ｍ２、ＭＢ２０ｍ５、ＭＢ２０ｍ１２、ＭＢ４０ｍ１、ＭＢ４０ｍ５、ＭＢ４０ｍ１２、ＭＢ１００ｍ５、ＭＢ１００ｍ７、ＭＢ１００ｍ９、ＭＢ１００ｍ１０、ＰＡＬＢ１、ＰＡＬＢ２、ＰＡＬＢ５、ＰＡＬＢ７、ＰＡＬＢ６、ＰＡＬＢ８、ＰＡＬＥ１、ＰＡＬＥ６およびＰＡＬＥ７から成る群から選択されたメンバーである、請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１３】
前記ホストは人工膜システムである、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１１４】
前記ホストは細菌から得られた細胞膜である、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１１５】
前記ホストは細菌から得られた細胞膜調製物である、請求項１１４に記載の方法。
【請求項１１６】
前記ホストは真核生物から得られた細胞膜である、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１１７】
前記ホストは真核生物から得られた細胞膜調製物である、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１１８】
前記光吸収色素を照明し、それによってエネルギジェネレータが光を生化学エネルギに変換するための光源を提供する工程をさらに含む、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１１９】
前記光源は高速パルス光源である、請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２０】
前記高速パルス光源は、所定の時間間隔で間欠的な高速パルスを伝えるため機構を含む、請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記光源は異なる所定の波長を示す光源である、請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２２】
前記エネルギジェネレータによって生成されたエネルギを化学エネルギー、機械エネルギー、または電気エネルギへ媒介するためのメディエーターを提供する工程をさらに含む、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１２３】
前記プロテオロドプシンタンパク質が、前記光吸収色素の吸収スペクトルを決定するために選択される、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１２４】
ポリメラーゼ連鎖反応を使用して天然微生物集団のＤＮＡ試料からプロテオロドプシン遺伝子を増幅するＰＣＲ装置であって、
前記プロテオロドプシン遺伝子の５’末端および３’末端に相補的なワトソン−クリック塩基対を有するオリゴデオキシヌクレオチドプライマーを備えた装置。
【請求項１２５】
前記プライマーは、配列番号２および配列番号３である、請求項１２４に記載の装置。
【請求項１２６】
ＰＣＲプライマーを設計する方法であって、
（ａ）プロテオロドプシン遺伝子のＤＮＡ配列を決定する工程と、
（ｂ）（ａ）で決定された前記ＤＮＡ配列に基づいて、前記プロテオロドプシン遺伝子の５’末端および３’末端に相補的なワトソン−クリック塩基対を有するオリゴデオキシヌクレオチドプライマーを設計する工程と、から成る方法。
【請求項１２７】
ポリメラーゼ連鎖反応を使用して天然微生物集団のＤＮＡ試料からプロテオロドプシン遺伝子を増幅するために、前記オリゴデオキシヌクレオチドプライマーを使用する工程をさらに含む、請求項１２６に記載の方法。
【請求項１２８】
前記増幅されたプロテオロドプシン遺伝子を発現ベクターに入れてクローニングする工程をさらに含む、請求項１２７に記載の方法。
【請求項１２９】
前記プライマーは、配列番号２および配列番号３である、請求項１２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は２０００年５月３日に出願された米国仮出願第６０／２０１，６０２号に対して相互参照され、該仮出願の優先権を主張する。該仮出願は引用によって本願に組み込まれる。
【０００２】
（連邦政府支援の研究または開発に関する陳述）
本発明は、全米科学財団（ＮＳＦ）からの助成番号ＯＣＥ  ０００１６１９番により一部支援された。米国政府は本発明について一定の権利を有する。
（コンピュータディスクと配列表に関する陳述）
本願は、６５個の配列を列挙した配列表と、ＵＳＰＴＯによって提供されているＰａｔｅｎｔｌｎ Ｖｅｒｓｉｏｎ ３．０ソフトウェアを用いて作成されたＰａｔｅｎｔｌｎプロジェクトファイルである２００１年４月２３日日付の１７４，０８９バイトの「ＭＢＡ１Ｏ１−ＳＥＱＬＩＳＴ．ｐｒｊ」ファイルとＰａｔｅｎｔｌｎ Ｖｅｒｓｉｏｎ ３．０ソフトウェアを用いて作成されたＰａｔｅｎｔｌｎプロジェクトファイルの配列表である２００１年４月２３日日付の３２３，７３９バイトの「ＭＢＡ１Ｏ１−ＳＥＱＬＩＳＴ．ｔｘｔ」ファイルを含む、「Ｅｄｗａｒｄ Ｆ． ＤｅＬｏｎｇとＯｄｅｄ Ｂｅｊａ 、発明の名称「プロテオロドプシンを用いた光駆動エネルギー生産」の出願に関する配列表（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｌｉｓｔｉｎｇ ｆｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｎｔｉｔｌｅｄ   Ｌｉｇｈｔ−ｄｒｉｖｅｎ ｅｎｅｒｇｙ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｐｒｏｔｅｏｒｈｏｄｏｐｓｉｎ ＿ ｂｙ Ｅｄｗａｒｄ Ｆ． ＤｅＬｏｎｇ ａｎｄ Ｏｄｅｄ Ｂｅｊａ ）」とラベルしたコンピュータディスクとを有し、これらはすべて本願に援用する。「ＭＢＡ１Ｏ１−ＳＥＱＬＩＳＴ．ｐｒｊ」と「ＭＢＡ１Ｏ１−ＳＥＱＬＩＳＴ．ｔｘｔ」を含む「配列表（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｌｉｓｔｉｎｇ）」とラベルした援用したコンピュータディスク上のコンピュータ可読フォーマットに記録された情報は、援用した記載の配列表と同じである。
【０００３】
（発明の属する技術分野）
本発明は一般に、細菌での機能的組み換えタンパク質の遺伝子発現に関する。本発明はより詳細には、エシェリヒア・コリ（以下、大腸菌とする、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉまたはＥ．ｃｏｌｉ ）および他の細菌において光駆動エネルギージェネレータとして機能するプロテオロドプシン遺伝子およびタンパク質に関する。
【０００４】
（発明の背景）
レチナール（ビタミンＡアルデヒド）は、ロドプシンと呼ばれる光吸収色素を形成するために内在性膜タンパク質（オプシン）に対して結合する発色団である。ロドプシンは現在、２つの別個のタンパク質ファミリーに属することがわかっている。全動物界で目に見出される視覚ロドプシンは光感受性色素である。極好塩性環境下に見出される古細菌ロドプシンは、光で駆動されるプロトンポンプ（パクテリオロドプシン）、塩化物イオンポンプ（ハロロドプシン）または光感受性受容体（感覚ロドプシン）として機能する。この２つのタンパク質ファミリーは有意な配列類似性を示さず、異なる起源を有する可能性がある。しかしながら、それらのファミリーは、プロトン化シッフ塩基としてレチナールが共有結合されるポケットを形成する７回膜貫通α−ヘリックス（ヘリックスＧ）によって特徴づけられた同一のトポロジーを共有している。
【０００５】
古細菌ロドプシンは光に反応して、光エネルギーを生化学エネルギーに変換するというような化学浸透圧膜電位を生じる光サイクルを生成することができる。最近、真核生物アカパンカビ（Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ ｃｒａｓｓａ ）において、古細菌ロドプシンとの高い配列類似性を有するタンパク質が検索された （Ｊ．Ａ． Ｂｉｅｓｚｋｅ ｅｔ ａｌ．， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ＵＳＡ ９６：８０３４， １９９９） 。この真核生物のロドプシンは、オール−ｔｒａｎｓ−レチナールに結合した時に光化学反応する色素を形成し、古細菌感覚ロドプシンと類似の光サイクル動力学を示した（Ｊ．Ａ． Ｂｉｅｓｚｋｅ ｅｔ ａｌ．， Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ３８：１４１３８， １９９９）。しかしながらこれまで、真正細菌（ｄｏｍａｉｎ ｂａｃｔｅｒｉａ ）のメンバーではロドプシン様の配列は報告されておらず、ロドプシンに基づく光駆動プロトンポンプは依然として大腸菌で機能的に発現されていない。
【０００６】
光学装置に関する米国特許第５，７５７，５２５号、光学フーリエ処理に関する米国特許第５，８５４，７１０号および光学情報記憶装置に関する米国特許第５，４７０，６９０号において報告されているように、パクテリオロドプシンを用いた光エネルギーの生化学エネルギへの屈光性変換を、バイオエレクトロニクス応用やバイオマテリアルを始めとする、様々なプロセスや応用例に利用することができる。バイオエレクトロニクス応用でのパクテリオロドプシンは、シリコンベースのマイクロエレクトロニクスシステムや分子装置にインタフェースしたり、内蔵したり、代用したりするように向けられている。バイオマテリアルとしてのパクテリオロドプシンは、例えば光媒介光学コンピュータメモリアプリケーションやパターン認識のフィルムに組み込まれる。
【０００７】
以前には、光に反応して化学浸透圧膜電位を生成することができる古細菌ロドプシンは、好塩性古細菌でしか見出されていなかった。したがって、非常に塩性の高い環境に適応した古細菌のロドプシンは、大腸菌で機能的に発現することができない。最後に、ハロロドプシンの単離と培養は手の込んだプロセスである。現在、このプロセスについての可能性のある経済的利用は予測されていない（例えば米国特許第５，２９０，６９９号）。
従って、当業者には容易に認められるように、真正細菌の天然メンバーからロドプシン様の配列を検索および提供することが強く要求されている。
【０００８】
（目的と効果）
上記に照らして、本発明の第１の目的は、真正細菌の天然メンバー由来のロドプシン様配列を提供することにある。より詳しくは、本発明の目的は、プロテオロドプシンタンパク質のＤＮＡ配列をコードする天然細菌ＤＮＡからプロテオロドプシン遺伝子を検索する方法を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、天然細菌のＤＮＡ試料から得たプロテオロドプシンを含む遺伝子を増幅するプロテオロドプシン特異的なポリメラーゼ連鎖反応プライマーを提供することである。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、天然細菌の混合試料から得たプロテオロドプシンを含む遺伝子の増幅により、上記のプロテオロドプシン特異的なポリメラーゼ連鎖反応プライマーを使用して、プロテオロドプシン遺伝子の変種を生産することである。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、大腸菌および他の細菌中でプロテオロドプシンタンパク質を生産する発現ベクターを提供することである。
本発明の別の目的は、プロテオロドプシンの機能特性を利用した光駆動エネルギージェネレータを提供することである。そのような特性には、ホスト（宿主や受容側の物体、例えば大腸菌の細胞膜）内に内在性プロテオロドプシンタンパク質を作成する能力およびレチナールを結合させて光吸収色素を形成する能力が含まれる。
【００１２】
本発明の別の目的は、光源を提供し、光エネルギーを生化学エネルギーに変換するために光吸収色素を照明することである。
本発明の別の目的は、メディエーターを提供し、生化学エネルギーを電気エネルギーに媒介することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、光駆動エネルギージェネレータの動力学を操作する方法を提供することである。
先行技術に優る本発明の効果は、本発明が好塩性古細菌での作用に限定されず、従って、大腸菌や他の細菌において機能的に発現し得ることである。従って、本発明の別の効果は、本発明が機能的に活性なプロテオロドプシンの大量生産を見込んだ迅速かつ安価な生産方法を提供することである。
【００１４】
（要約）
本発明は、真正細菌の天然メンバーの試料から検索された、プロテオロドプシン遺伝子配列およびタンパク質配列を提供する。より詳細には、本発明は、天然海洋細菌のＤＮＡ試料からプロテオロドプシン遺伝子を検索および増幅する方法を提供する。本発明のいくつかの例証的実施形態に従い、例えば海のプロテオバクテリアＳＡＲ８６細菌のような天然細菌または天然細菌を含んだ組換えＤＮＡライブラリから、ＤＮＡ試料を得た。本発明は、そのような海洋細菌のＤＮＡ試料からプロテオロドプシン遺伝子を増幅するためのプロテオロドプシン特異的なポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）のプライマーを提供する。本発明はさらに、大腸菌および他の細菌で機能的プロテオロドプシンタンパク質を生産するために、発現ベクター中にプロテオロドプシン遺伝子を入れる装置および方法を提供する。
【００１５】
従って、本発明は、プロテオロドプシン遺伝子およびタンパク質の変種（ｖａｒｉａｎｔ）を生産および取得するための方法を提供する。上記プロテオロドプシン特異的なポリメラーゼ連鎖反応のプライマーは、天然細菌の混合試料から、プロテオロドプシンを含んだ様々な遺伝子の変種を増幅する。当業者には容易に認められるように、プロテオロドプシン遺伝子のこれらの変種は、プロテオロドプシンタンパク質の光サイクル動力学に関する機能的な変化を生じさせる。
【００１６】
さらに、本発明は、光エネルギーを生化学エネルギーに変換するためにプロテオロドプシンを用いる、光駆動エネルギージェネレータを提供する。この光駆動エネルギージェネレータは、例証的実施形態に記述されているように、例えば大腸菌または他の細菌で前もって発現しておいたプロテオロドプシンタンパク質の機能特性を利用する。そのような機能特性には、ホスト（例えば大腸菌または他の細菌の細胞膜）内に組み込んで内在性プロテオロドプシンタンパク質または内在性細胞膜タンパク質を作成する能力が含まれる。また、そのような機能特性には、レチナールを結合させて光吸収色素を形成する能力も含まれる。光吸収色素を光源で照明すると、光エネルギーが生化学エネルギーに変換される。最後に、生化学エネルギーはメディエーターによって電気エネルギーに媒介される。
【００１７】
例証的実施形態によれば、当業者は本発明により、プロテオロドプシンタンパク質光サイクルの動力学を、一旦それが光駆動エネルギージェネレータにおいて操作可能になると、操作することができる。詳細には、本発明は、光源の性質を操作する例を提供する。例は、高速光パルスの伝送および／または異なる波長の光の伝送の操作である。本発明はまた、レチナールの増分的追加が光駆動エネルギージェネレータの機能に影響を及ぼす例を提供する。さらに、例えばプロテオロドプシンを使用する応用例の設計／機能的基準に適合すべく光吸収エネルギージェネレータの動力学を変更するよう、光吸収色素の吸収スペクトルを決定するために、プロテオロドプシン遺伝子またはタンパク質の変種を選択することができる。
図面に関連させて以下の詳細な説明を読むことにより、上記の本発明の目的および効果が理解されるだろう。
【００１８】
（詳細な説明）
以下の詳細な説明は、説明上多くの詳細な記述を含んでいるが、当業者であれば誰でも以下の詳細に対する多くの変化および変更が本発明の範囲内にあることを理解するだろう。従って、以下の本発明の好ましい実施形態を、請求された発明の一般性を失わずかつ請求された発明に制限を課すことなく述べる。
【００１９】
プロテオロドプシン
本発明は、真正細菌の天然メンバーから検索されたロドプシン様遺伝子およびタンパク質配列を提供する。より詳細には、本発明は、天然海洋細菌のＤＮＡ試料からのプロテオロドプシン遺伝子の検索および増幅方法を提供する。本発明の例証的実施形態に従って、ＳＡＲ８６グループ由来の細菌を始めとする天然海洋細菌からＤＮＡ試料を得た。ＳＡＲ８６グループの例証的実施形態として提供されたものであるＤＮＡ試料は、細菌プランクトン細菌人工染色体（ＢＡＣ）クローンであるＢＡＣ３１Ａ８（ＥＢＡＣ３１Ａ０８とも称される）から得た。当業者に認識されるように、一般に、適当なＤＮＡ試料は、他の供給源（例えば海洋環境からまたは天然細菌の試料のゲノム断片を含んでいる組換えＤＮＡライブラリから）も得ることができる。
【００２０】
図１は、ＥＢＡＣ３１Ａ８上にコードされたものを含む細菌１６Ｓ  ｒＲＮＡ遺伝子配列の進化系統樹を示す。図１は、ＥＢＡＣ３１Ａ８とγ−プロテオ５ＡＲ８６細菌グループおよびバクテリアグループとの関係を示す。ＢＡＣクローン３１Ａ８からサブクローンショットガンライブラリを構築し、サブクローンを、ＭｅｇａＢＡＣＥ１０００キャピラリアレイ電気泳動ＤＮＡＤＮＡ配列決定装置（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｙｎａｍｉｃｓ， カリフォルニア州サニーベール）で両方向に配列決定した。ＢＡＣ３１Ａ８からのリボゾームＲＮＡオペロンをコードする１３０ｋｂのゲノムＤＮＡの配列分析によるとプロテオロドプシンをコードする読取枠が明らかとなる。例証的実施形態では、ＳＥＱＵＥＮＣＨＥＲ３．１．１ ソフトウェア（Ｇｅｎｅ Ｃｏｄｅｓ Ｃｏ．、ミシシッピ州アナーバー）を使用して隣接配列を組み立てた。当業者によって認識されるように、他の配列決定法を使用してもよい。付表Ａ（本願に援用）は、天然海洋細菌由来の１３０キロベースゲノムＤＮＡを含むＢＡＣクローン３１Ａ８（配列番号１）のヌクレオチド配列を示す。
【００２１】
ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）により、プロテオロドプシン特異的なプライマーである５’−ａＣＣＡＴＧＧｇｔａａａｔｔａｔｔａｃｔｇａｔａｔｔａｇｇ−３’（配列番号２、図２にも示す）および５’−ａｇｃａｔｔａｇａａｇａｔｔｃｔｔｔａａｃａｇｃ−３’（配列番号３、図３にも示す）を用いて、１３０のキロ塩基細菌プランクトン  ＢＡＣクローン３１Ａ８（配列番号１）からプロテオロドプシンが増幅された。ＰＣＲのための参考文献は、例えばＴｈｅ Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ， Ｍｕｌｌｉｓ ｅｔ ａｌ．，Ｅｄ．（Ｂｉｒｋｈａｕｓｅ，Ｂｏｓｔｏｎ，１９９４） およびＭｕｌｌｉｓ  らに付与された米国特許第４，６８３，１９５号および第４，６８３，２０２号である。このプロテオロドプシン特異的なＰＣＲプライマーは、クローンＢＡＣ３１Ａ８（配列番号６）の天然遺伝子配列の２番目のアミノ酸位置には見出されない１つのアミノ酸である第２コドン（「ＧＧＴ」）に位置するグリシンをコードした３つのヌクレオチドの追加を含んでいる。従って、ＰＣＲプライマー１，２を用いた配列番号５の第２アミノ酸位置と、天然の配列番号７とを比較されたい。この１つの非天然アミノ酸の追加は、天然配列にない新しい制限酵素場所（ＮｃｏＩ部位）を生成した。これにより増幅断片の発現ベクターｐＢＡＤ  ＴＯＰＯ  ＴＡクローニング（登録商標）キット（Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ， カリフォルニア州ラ  ホーヤ）のＮｃｏＩ制限部位に入れたサブクローニングが許容される。本発明は、この種の発現ベクターの使用に制限されるわけではなく、他の発現ベクターを使用することも可能である。
【００２２】
図４は、プロテオロドプシン特異的ＰＣＲプライマー（配列番号２および配列番号３）を用いてＢＡＣ３１Ａ８でプロテオロドプシンを含むＤＮＡを増幅させた結果であるプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４）のヌクレオチド配列を示す。図４はまた、プロテオロドプシン遺伝子（配列番号４）によってコードされた推定アミノ酸配列（配列番号５）を示す。
【００２３】
図５は、細胞膜５１０内で折り畳まれ、レチナール５２０に結合された後の、プロテオロドプシンの二次構造の例証的実施形態を示す。図５は、クローンＢＡＣ３１Ａ８から得られた天然プロテオロドプシン遺伝子（配列番号６）を示し、２７ｋＤ（配列番号７）の分子量を有する２４９個のアミノ酸のプロテオロドプシンタンパク質をコードする。図５において、符号５３０は、古細菌ロドプシンの対応ヘリックスと十分に整合したロドプシンタンパク質ファミリーの典型的な特徴である７回膜貫通ドメインを示す。図５は、符号５２０により示されたレチナールの結合ポケットを形成するアミノ酸残基を示す。図４，５に示されるプロテオロドプシンタンパク質は共にＢＡＣ３１Ａ８に由来するが、それらは２番目のアミノ酸位置が異なる。その理由は、ＢＡＣ３１Ａ８由来のプロテオロドプシン遺伝子を増幅（これは図４，５のようなプロテオロドプシンタンパク質を生じさせる）するために使用されるプロテオロドプシンに特異的なＰＣＲプライマーが、３つのヌクレオチドの追加を含んでいたことにある。これら３つのヌクレオチドは、クローンＢＡＣ３１Ａ８（配列番号６）の天然遺伝子配列の２番目のアミノ酸位置には見出されない１つのアミノ酸である第２コドン（「ＧＧＴ」）に位置するグリシンをコードしていた。図５に示されるようなプロテオロドプシンタンパク質（配列番号７）は、３つのヌクレオチドの追加がない天然遺伝子配列から始まる。上述したように、３つのヌクレオチドの追加は、天然配列にない新しい制限酵素場所（ＮｃｏＩ部位）を生成し、それにより増幅断片の発現ベクターのＮｃｏＩ部位に入れたサブクローニングが許容された。
【００２４】
上に示した例証的実施形態では、配列番号２と配列番号３を有するＰＣＲプライマーを使用した。一般に、本発明は、ポリメラーゼ連鎖反応によって天然微生物集団のＤＮＡ試料からプロテオロドプシン遺伝子を増幅することが必ずできる種々のプロテオロドプシン特異的ＰＣＲプライマーの設計方法を提供する。そのようなプライマーを設計する際には、最初にプロテオロドプシン遺伝子のＤＮＡ配列を決定する必要がある。その後、該プロテオロドプシン遺伝子の５’末端および３’末端に相補的なワトソン−クリック塩基対を有するオリゴデオキシヌクレオチドプライマーを設計することができる。
【００２５】
プロテオロドプシンの変種
前のセクションでは、プロテオロドプシン遺伝子およびタンパク質の例証的実施形態が提供されている。本発明はさらに、天然細菌集団中の天然遺伝子変種（ｖａｒｉａｎｔ）からのプロテオロドプシンの遺伝子変種の検索も提供する。以下に論じるように、プロテオロドプシン配列のそのような遺伝子変種により、プロテオロドプシンタンパク質では機能の変化が起こる。
【００２６】
本発明により、当業者は、図４に示されるようなプロテオロドプシン遺伝子と比較した場合に、図２，３に示したのと同じプロテオロドプシン特異的プライマーを用いて、首尾よく天然細菌が混在した集団由来のＤＮＡから異なる配列変種を増幅することができる。上述したように、プロテオロドプシンの遺伝子変種を増幅するために異なるプロテオロドプシン特異的ＰＣＲプライマーを使用することが可能である。
【００２７】
図６〜８は、他の天然細菌（つまり細菌の人工染色体ライブラリ（ＢＡＣ）の組換えＤＮＡライブラリから検索されたプロテオロドプシン遺伝子の３つの異なりかつ固有の変種の例証的実施形態を示す。一般に、遺伝子変種は、天然細菌を含む種々のＤＮＡライブラリからも天然細菌の試料からも得ることが可能である。図６は、配列番号２，３として提供されるのと同じプロテオロドプシン特異的ＰＣＲプライマーを用いてＢＡＣクローン４０（ＢＡＣ４０Ｅ８）から増幅される、プロテオロドプシン遺伝子配列（配列番号８）の変種を示す。従って、図６は、図６に示されるプロテオロドプシンの遺伝子変種の推定アミノ酸配列（配列番号９）をも示す。図７は、配列番号２，３として提供されるのと同じプロテオロドプシン特異的ＰＣＲプライマーを用いてＢＡＣクローン４１（ＢＡＣ４１Ｂ４）から増幅される、プロテオロドプシン遺伝子配列（配列番号１０）の変種を示す。従って、図７は、図７に示されるプロテオロドプシンの遺伝子変種の推定アミノ酸配列（配列番号１１）をも示す。図８は、配列番号２，３として提供されるのと同じプロテオロドプシン特異的ＰＣＲプライマーを用いてＢＡＣクローン６４（ＢＡＣ６４Ａ５）から増幅される、プロテオロドプシン遺伝子配列（配列番号１２）の変種を示す。従って、図８は、図８に示されるプロテオロドプシンの遺伝子変種の推定アミノ酸配列（配列番号１３）をも示す。
【００２８】
図９は、プロテオロドプシン特異的ＰＣＲプライマー（配列番号２および配列番号３）を用いてＢＡＣ３１Ａ８、ＢＡＣ４０Ｅ８、ＢＡＣ４１Ｂ４、ＢＡＣ６４Ａ５の各々より増幅された、プロテオロドプシン遺伝子（配列番号４、配列番号８、配列番号１０、配列番号１２）のヌクレオチド配列の変種マップを提供する。図９において、小文字はＰＣＲプライマー配列領域を表わす。点の部分は、配列番号４の配列と同じ配列を有する残基を表わす。図１０に示されるように、これらのプロテオロドプシン遺伝子配列は３１個ものヌクレオチドが異なる。図１０は、図９に示したプロテオロドプシン遺伝子の推定アミノ酸配列の変種マップを提供する。
【００２９】
例えば図２，３に示したのと同じプロテオロドプシン特異的ＰＣＲプライマーを使用して、細菌プランクトン抽出物からもプロテオロドプシン遺伝子を増幅した。上述したように、いかなるプロテオロドプシン特異的なＰＣＲプライマーを使用してもよい。これらの細菌プランクトン抽出物には、モンテレー湾（ＭＢクローンと称する）、南極海（パルマー観測所、ＰＡＬクローンと称する）、および中央北太平洋（ハワイ海洋時系列観測所、ＨＯＴクローンと称する）から得られた抽出物が含まれる。
【００３０】
図１１〜３６は、ＭＢクローン、ＰＡＬクローン、ＨＯＴクローンから検索されたプロテオロドプシンの異なりかつ固有の変種の例証的実施形態を示す。図１１〜３６は各々、配列番号２および配列番号３として与えられたのと同じプロテオロドプシン特異的ＰＣＲプライマーを用いて、それぞれクローンＨＯＴ０ｍ１、ＨＯＴ７５ｍ１、ＨＯＴ７５ｍ３、ＨＯＴ７５ｍ４、ＨＯＴ７５ｍ８、ＭＢ０ｍ１、ＭＢ０ｍ２、ＭＢ２０ｍ２、ＭＢ２０ｍ５、ＭＢ２０ｍ１２、ＭＢ４０ｍ１、ＭＢ４０ｍ５、ＭＢ４０ｍ１２、ＭＢ１００ｍ５、ＭＢ１００ｍ７、ＭＢ１００ｍ９、ＭＢ１００ｍ１０、ＰＡＬＢ１、ＰＡＬＢ２、ＰＡＬＢ５、ＰＡＬＢ７、ＰＡＬＢ６、ＰＡＬＢ８、ＰＡＬＥ１、ＰＡＬＥ６およびＰＡＬＥ７から増幅される、プロテオロドプシン遺伝子配列の変種を示す。クローンＨＯＴ０ｍ１、ＨＯＴ７５ｍ１、ＨＯＴ７５ｍ３、ＨＯＴ７５ｍ４、ＨＯＴ７５ｍ８、ＭＢ０ｍ１、ＭＢ０ｍ２、ＭＢ２０ｍ２、ＭＢ２０ｍ５、ＭＢ２０ｍ１２、ＭＢ４０ｍ１、ＭＢ４０ｍ５、ＭＢ４０ｍ１２、ＭＢ１００ｍ５、ＭＢ１００ｍ７、ＭＢ１００ｍ９、ＭＢ１００ｍ１０、ＰＡＬＢ１、ＰＡＬＢ２、ＰＡＬＢ５、ＰＡＬＢ７、ＰＡＬＢ６、ＰＡＬＢ８、ＰＡＬＥ１、ＰＡＬＥ６およびＰＡＬＥ７から検索されたプロテオロドプシン遺伝子配列は、それぞれ配列番号１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８、５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４を有している。従って、図１１〜３６はプロテオロドプシンの個々の遺伝子変種の推定アミノ酸配列をも示す。クローンＨＯＴ０ｍ１、ＨＯＴ７５ｍ１、ＨＯＴ７５ｍ３、ＨＯＴ７５ｍ４、ＨＯＴ７５ｍ８、ＭＢ０ｍ１、ＭＢ０ｍ２、ＭＢ２０ｍ２、ＭＢ２０ｍ５、ＭＢ２０ｍ１２、ＭＢ４０ｍ１、ＭＢ４０ｍ５、ＭＢ４０ｍ１２、ＭＢ１００ｍ５、ＭＢ１００ｍ７、ＭＢ１００ｍ９、ＭＢ１００ｍ１０、ＰＡＬＢ１、ＰＡＬＢ２、ＰＡＬＢ５、ＰＡＬＢ７、ＰＡＬＢ６、ＰＡＬＢ８、ＰＡＬＥ１、ＰＡＬＥ６およびＰＡＬＥ７から検索されたプロテオロドプシン遺伝子によりコードされた推定アミノ酸配列は、それぞれ配列番号１５、１７、１９、２１、２３、２５、２７、２９、３１、３３、３５、３７、３９、４１、４３、４５、４７、４９、５１、５３、５５、５７、５９、６１、６３、６５を有している。
【００３１】
図３７に示される例証的実施形態では、ＰＣＲで生成されたＭＢ遺伝子ライブラリ３７１０中の１５個のプロテオロドプシンの異なる変種が検出され、これらは３個のクラスタに分類された。ＭＢ遺伝子ライブラリはＭＢクローンＭＢ０ｍ２、ＭＢ４０ｍ５、ＭＢ２０ｍ２、ＭＢ４０ｍ１２、ＭＢ１００ｍ１０、ＭＢ２０ｍ１２、ＭＢ４０ｍ１、ＭＢ１００ｍ５、ＭＢ２０ｍ５、ＭＢ１００ｍ７、ＭＢ０ｍ１およびＭＢ１００ｍ９と、ＢＡＣクローンＢＡＣ４０Ｅ８、ＢＡＣ３１Ａ８およびＢＡＣ６４Ａ５とを含んでいる。図３７は、クローニングされたプロテオロドプシン遺伝子の推定アミノ酸の系統発生分析に基づいている。２２０個の位置から計算した進化距離を使用して、Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ Ｐａｃｋａｇｅ ｖｅｒｓｉｏｎ １０．０（遺伝学コンピュータグループ（ＧＣＧ）、ウィスコンシン州マディソン）のＰａｕｐＳｅａｒｃｈプログラムを使用した隣接結合法によりツリーのトポグラフィを推論した。他の方法も使用可能である。図３８に示されるようにＭＢライブラリの変種は２４８個のアミノ酸にわたって少なくとも９７％の同一性を共有し、ＤＮＡレベルでは９３％の同一性を共有している。南極海の細菌プランクトン（例えばＰＡＬクローン）からＰＣＲで増幅されたプロテオロドプシン遺伝子はすべて、モンテレークレードと２４８個のアミノ酸にわたって７８％の同一性を共有するモンテレー湾（例えばＭＢクローン）の遺伝子とは異なっていた。アミノ酸配列の変化は親水性ループに制限されず、図３８に示されるようにレチナール結合ドメイン３８３０の付近の変化（予測されたレチナール結合残基である）を含むタンパク質全体に広がっている。図３８は、種々のクローンから得られたプロテオロドプシンアミノ酸配列のマルチプルアラインメント３８２０の例を示す。二次構造は、ハイドロパシープロット（ボックス３８１０は膜貫通ヘリックスを示す）より導き出したものである。
【００３２】
光駆動エネルギージェネレータ
図３９は、上述のように天然細菌から得られるようなプロテオロドプシンを利用する、光エネルギーを生化学エネルギーに変換するための、光によって駆動されるエネルギージェネレータ３９００を提供する。光駆動エネルギージェネレータ３９００は、例えば大腸菌や他の細菌の中で前もって発現させておいたプロテオロドプシンタンパク質の機能特性を有するという利点がある。このような機能特性には、例えば大腸菌の細胞膜３９０４内にプロテオロドプシン３９０６を組み込んで、内在性プロテオロドプシンタンパク質３９０８（内在性細胞膜タンパク質とも称される）を作成する能力が含まれる。また、そのような機能特性には、プロテオロドプシン３９０６がレチナール３９１０に結合して、光吸収色素３９１２を作成する能力が含まれる。レチナール３９１０の供給源は発色団レチナールに制限されず、レチナールの化学誘導体である３−メチル−５−（１−ピリル）−２Ｅ，４Ｅ−ペンタジエナール、３，７−ジメチル−９−（１−ピリル）−２Ｅ，４Ｅ，６Ｅ，８Ｅ−ノナテトラナール、オール−ｔｒａｎｓ−９−（４−アジド−２，３，５，６−テトラフルオロフェニル）−３，７−ジメチル−２，４，６，８−ノナテトラナール、および２，３−デヒドロ−４−オキソレチナールも含まれる。光吸収色素３９１２を光源３９１４で照明すると、光エネルギー３９１６が生化学エネルギー３９１８に変換される化学浸透圧勾配またはプロトンポンプが生じる。化学浸透圧勾配は、細胞膜３９０４の内部から外部へプロトンをポンプ作用で送り出すことを含んでいる。プロトンが細胞膜３９０４の内部に戻る時に、プロトンはプロトン転移ＡＴＰアーゼを介して生化学エネルギー３９１８を生産する。最後に、生化学エネルギー３９１８が、特定のプロセス用のエネルギー３９２２を生産するためにメディエーター３９２０によって利用される。例えば、プロテオロドプシンは光で駆動されるプロトンポンプとして機能するため、これは照明されるとホスト細胞細胞膜を横切るプロトン駆動力の形をしたエネルギーを生成する。この光駆動のプロトン駆動力は、多くの他のエネルギー形式に変換され、とりわけその１例は、プロトン転移ＡＴＰアーゼを介したアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）の再生成である。ＡＴＰを合成するためにプロトン転移ＡＴＰアーゼによて使用される、プロテオロドプシンにより生成されたプロトン駆動力のこのカップリングは、生細胞でもリポソームのような人為的に構築された膜系でも遂行することができる。プロテオロドプシンに基づくシステムは、多くの産業上の利用および技術的な利用のために、光エネルギーを種々の有用な機械エネルギー形式、化学エネルギー形式、および電気エネルギー形式に変換することができる。そのような利用の例としては、ターゲット薬物送達での利用、生体触媒反応器、燃料電池、およびナノマシーン（分子モータを含む）の１次または２次エネルギー発生器としての利用、分子スイッチまたはデータ記憶装置での利用が含まれるが、それらに限定されるわけではない。
【００３３】
プロテオロドプシン−光駆動エネルギー生産から利益を得ることが可能であると考えられる応用例には、例えば、シリコンベースのマイクロエレクトロニクスシステムや分子装置にインタフェースしたり、内蔵したり、代用したりすることに向けられるバイオエレクトロニクスの応用例が含まれる。プロテオロドプシン−光駆動エネルギー生産から可能性として利益を得ることが可能であると考えられる他の応用例には、、光媒介光学コンピュータメモリアプリケーションや、光学情報記憶や、パターン認識のフィルムにバイオマテリアルとしてロドプシンが組み込まれる、例えばバイオマテリアルの応用例が含まれる。
【００３４】
代わりに、プロテオロドプシンは、組換えタンパク質生産の収率を向上させたり電位を増大させたりするためのプロセスや、光によって誘導された膜電位の遺伝子発現の調節を含む細胞シグナルへの変換に有効である。光に露出された機能プロテオロドプシンに由来する生化学エネルギーは、様々な細胞内プロセスを支援するために利用することができる。例えば、光を媒介したプロトンポンピングに由来するエネルギーは、二次代謝産物すなわち大腸菌のようなホスト細胞での組換えタンパク質の生産を増強するために使用することが可能である。しばしば、ホスト細胞のエネルギー貯蓄量が低い場合、特定の化合物の最適な発現または生産は増殖の定常期の後期に起こるので、バイオテクノロジー産業でそのような特定の化合物の生産は制限されている。そのような細胞中で発現されたレチナール結合プロテオロドプシンは、単に照明するだけで、生化学エネルギーの十分な供給源を提供するだろう。プロテオロドプシンを媒介とした光駆動プロトン生産は、エネルギーを必要とするいかなる種類の生合成プロセスまたは生理学的プロセスも増強することが可能である。
【００３５】
プロテオロドプシンの光駆動プロトンポンピングに由来する生化学エネルギーは、例えば電気などの他の一般に有用なエネルギー形式に変換することが可能である。微生物の燃料電池は現在一次エネルギー源としてグルコースなどの炭素ベースの化合物を使用している。そのような微生物の燃料電池は還元電位の特定のメディエーター（例えば電子）を介して細胞内の生化学エネルギーを電位に変換する。炭素ベースの微生物の燃料電池とは異なり、プロテオロドプシンは、エネルギー源として光を使用する。光はその後、化学浸透圧電位に変換され、最後には細胞膜に結合したプロトンＡＴＰアーゼによって細胞内の生化学エネルギーに変換することができる。従って、プロテオロドプシンは、一次または補足のエネルギー源としての光からエネルギーを引き出すために使用でき、光はその後電位に変換することが可能である（グルコースからエネルギーを引き出す微生物燃料電池と類似）。
【００３６】
生細胞でのインビボのエネルギー生産に加えて、プロテオロドプシンを含む細胞膜を他の特定のプロセスをインビトロで向上するか可能にするために使用することが可能である。プロテオロドプシンを含む膜から生産されたポリマーは、パクテリオロドプシンを含む膜と同様に使用することが可能な特異的性質を有し得る。１例として、光学計算への応用のためのそのような光感受性分子の使用が挙げられる。
【００３７】
図３９に示されるように、符号３９００で利用されるときのプロテオロドプシンの動力学は、光３９１６を伝える周波数および／または波長の観点からの光源３９１４のタイプおよび光源３９１４の操作のような様々な要因による影響を受ける。光源３９１４は、光吸収色素３９１８をによって吸収される光エネルギー３９１６を伝えるいかなるタイプの光源であってもよい。
【００３８】
例えば、光源３９１４は、４９０ｎｍの最大吸光度でロドプシン変種を最良に励起したり、他の選択肢としては５２０ｎｍの最大吸光度でそのようなロドプシン類を励起したりするように調整され得る。光源３９１４または光源３９１４によって放射されている光３９１６の操作には、個々のパルスとして、連続パルスとして、または光の連続源として、高速パルスまたは光３９１６の伝送を変えることが含まれる。また、操作には、光３９１６の伝送の波長を種々の波長で変えることが含まれる。さらに、当業者には明らかであるように、内在性細胞膜タンパク質３９０８内で結び付けられるレチナールの頻度および／または量を変えても、プロテオロドプシンの機能は変わる。最後に、前のセクションで言及したように、プロテオロドプシンの遺伝子変種は、プロテオロドプシンタンパク質の変種を生じさせ、これは種々の波長での光の吸収に差があるために、符号３６００の動力学を変化させる。プロテオロドプシンタンパク質におけるそのような変化の機能発現は、符号３９００で利用されるようなプロテオロドプシンの動力学にさらなる変化源を加えることとなる。
【００３９】
図３９に示されるように、光駆動エネルギージェネレータは、ホスト（宿主や受容側の物体）３９０２を含んでいる。本発明では、好ましい実施形態として、ホスト３９０２は大腸菌の細胞膜調製物である。しかしながら、本発明は、大腸菌の使用に限定されているわけではなく、インタクトな細胞（インビボ）として、および／または細胞膜調製物（インビトロ）として、代替的に、ホスト３９０２を提供するために他の細菌または真核生物を使用することが可能である。例えばバチルス種（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐｐ． ）、ストレプトマイセス種（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｓｐｐ． ）またはピチア種（Ｐｉｃｈｉａ ｓｐｐ． ）のような発達した遺伝子系を備えた細菌や酵母を含むがそれらに限定されないものを、プロテオロドプシン発現用のホストとして使用することができる。さらに、細胞膜調製物（インビトロ）を使用した場合、ホスト３９０２は細胞膜３９０４と等しくなる。
【００４０】
光駆動エネルギージェネレータ３９００はさらに、図３９に示されるように、プロテオロドプシン３９０６を備えている。プロテオロドプシンは、プロテオロドプシン遺伝子かまたはその変種の１つを含む、先に提示した発現ベクターの形で存在する。一旦プロテオロドプシン３９０６がホスト３９０２に入れられると、プロテオロドプシン発現ベクターはホスト３９０２中でプロテオロドプシンタンパク質を発現する。プロテオロドプシンタンパク質が細胞膜３９０４に適切に挿入され、細胞膜３９０４内で適切に折り畳まれた内在性細胞膜タンパク質３９０８が形成される。これは、プロテオロドプシン遺伝子の５’末端に見出される天然のシグナル配列により大腸菌宿主で遂行される。これはまた、非大腸菌宿主系で天然配列を別の特定のホスト特異的シグナル配列と置き換えることによっても遂行される。
【００４１】
図３９に示されるように、一旦レチナール３９１０が細胞膜３９０４に加えられると、レチナール３９１０は内在性細胞膜タンパク質３９０８内に結び付き、光吸収色素３９１２を形成する。図４０の特定例は、大腸菌中でレチナール３９１０に結び付けられた内在性プロテオロドプシンタンパク質３９０８を示す。機能的プロテオロドプシンを生成するための代替発色団として、レチナールの化学誘導体（上記で論じている）を使用することが可能である。図４０の特定例の場合は、プロテオロドプシンタンパク質はその天然シグナル配列を用いてクローニングされ、Ｖ５エピトープの付加物と、Ｃ末端のポリヒスチジンテイルとを含んでいた。プロテオロドプシンタンパク質は、ホスト３９０２（つまり大腸菌の外膜プロテアーゼ欠失菌ＵＴ５６００）で発現され、０．２％アラビノースで３時間誘導された。細胞膜３９０４を調製し、５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−Ｃｌ（ｐＨ８．０）および５ｍＭ  ＭｇＣｌ２に再懸濁した。図４０はプロテオロドプシンを発現している大腸菌の細胞懸濁液を示す。１０μＭ  オール−ｔｒａｎｓ−レチナールの存在下で３時間誘導した後で、プロテオロドプシンタンパク質を発現している細胞は、符号４０１０および＋（プラス）記号で示したような赤みがかった色を呈している。また、図４０は、同じＰＣＲプライマー（配列番号２，３）を陰性対照として反対方向に用いた細胞懸濁液が、符号４０２０および−（マイナス）記号で示されるように赤みがかった色を呈しないことも示している。
【００４２】
図４１は、図３９に示されるように光源３９１４を用いて照明した時の光吸収色素３９１２の吸収スペクトルの例証的実施形態を示す。上述したように、光吸収色素は大腸菌中のレチナールで再構成されたプロテオロドプシンである。図４１は、光吸収色素３９１２の吸収スペクトルと、陰性対照とを示す。内在性プロテオロドプシンタンパク質３９０８へのレチナール３９１０の添加後に、光吸収色素３９１２が形成された。選択された時点（つまり１０，２０，３０，４０分）でレチナール３９１０の添加を行なったところ、光源３９１４を照明した場合には、符号４１１０，４１２０，４１３０，４１４０によって各々示された低い吸光度値から高い吸光度値までの進行を示す。また、図４１は、同じ時点で、反対方向の同じＰＣＲプライマーを用いて作成されたプロテオロドプシン３９０６を含むレチナール３９１０の陰性対照にレチナール３９１０を追加したものの吸収スペクトルも示す。符号４１５０，４１６０，４１７０，４１８０は、陰性対照用の４つの吸収スペクトルを示す。図４１に例証されるように、インキュベーションの１０分後（４１１０）に５２０ｎｍで吸収ピークが観察された。レチナールをさらに追加すると、５２０ｎｍのピークが増加し、１００ｎｍまでの半幅値を有していた。プロテオロドプシン  ３９０６を含む膜でしか、かつ、レチナールの３９１０の存在下でしか、５２０ｎｍの吸収ピークは生成されなかった。レチナールの赤方偏移λｍａｘ（遊離状態でのλｍａｘ＝３７０ｎｍ）は、プロトン化シッフ塩基のプロテオロドプシンに対するレチナールの共有結合を示す。
【００４３】
図４２は、図３９に示されるような光エネルギー３９１６の変換を示す光駆動エネルギージェネレータ３９００の光媒介プロトンポンプの例証的実施形態を示す。プロトンポンプの作用を、ホスト３９０２の周囲の培地のｐＨ値の変化を測定することにより示す。該培地は、この特定例では、光源３９１４により照明された大腸菌の細胞懸濁液を含む。照明（符号３９１６により伝えられた４８５ｎｍより大きい黄色光による）の開始と停止は、それぞれ符号４１１０（「ＯＮ」）と符号４１２０（「ＯＦＦ」）で示される。細胞を１０ｍＭ  ＮａＣｌ、１０ｍＭ  ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、および１００μＭ  ＣａＣｌ２に懸濁した。プロテオロドプシンを含む大腸菌細胞でのみ、かつレチナール３９１０の存在下でのみ、プロトンの正味の外部への輸送が観察され、これを図４２に符号４２１０で示す。光によって誘導される酸性化は、１０μＭのプロトノフォアＣＣＣＰの存在により完全に阻止された。
【００４４】
図４３は、光源３９１４による照明が、プロテオロドプシンを含む内と外が正しい側を向いた（ｒｉｇｈｔ−ｓｉｄｅ−ｏｕｔ）小胞の膜３９０４における電位を生成することを示す例証的実施形態である。該電位はレチナールの３９１０の存在下で光３９１６の開始から２分後に−９０ｍＶに達する。光源３９１４により伝えられた光の存在下で（４３１０，４３３０）または暗所で（４３２０，４３４０）で、１０μＭ  レチナール３９１０が有る状態（４３１０，４３２０）または無い状態（４３３０，４３４０）で再構成された、発現プロテオロドプシンを含む、大腸菌の内と外が正しい側を向いた小胞は、［３Ｈ］ＴＰＰ＋を輸送する。図４３は、符号３９１２の形をした光吸収色素としてのプロテオロドプシンが、生理学的に関連する範囲で細胞膜の内部から外部へプロトンを送り出すことを示している。プロテオロドプシンが非天然膜に異種発現された時でさえも生理的に重要な膜電位を生成する能力は、プロテオロドプシンが由来する天然のγ−プロテオバクテリアにおけるプロテオロドプシンに関するプロトンのポンピング機能と一致している。
【００４５】
図４４は、プロテオロドプシンが高速の光サイクルを有することができ、従って、プロトンの高速かつ故に効率的な輸送体として特徴づけることができることを示す例証的実施形態である。図４４の特定例の場合、光源３９１４により伝えられたレーザパルスによって、光吸収色素３９１２が誘導される。レーザパルスによって誘導された吸収の変化がホスト３９０２では符号３９１２により示される。この場合、ホスト３９０２はプロテオロドプシンを含む大腸菌膜の懸濁液である。時間０に５３２ｎｍのパルス（６ｎｓの継続時間、４０ｍＪ）を伝え、実験室で構築したパルス光分解システムで可視領域の種々の波長で吸収の変化をモニタした。各波長について６４回の過渡現象を集めた。符号４４１０は、最大振幅を示す３つの波長における過渡現象を示す。符号４４２０は、０．５ミリ秒（符号４４３０で示す）と、０．５ミリ秒から５．０ミリ秒までの間（符号４４４０で示す）の、振幅から計算された吸収差スペクトルを示す。符号４４１０では、色素３９１２の吸収最大付近で過渡的な減小が起こり（符号４４５０で示す５００ｎｍトレース）、４００ｎｍ（符号４４６０で示す）と５９０ｎｍ（符号４４７０で示す）で過渡的な吸収の増大が検出された。これは光サイクル反応経路の機能性を示している。符号４４２０では、吸収差スペクトルは、０．５ミリ秒以内に、通常レチニリデン色素の非プロトン化シッフ塩基の形式をした、４００ｎｍ付近で吸収最大の中間物が生成することを示す。５ミリ秒−０．５ミリ秒の差スペクトル（４４４０）は、Ｍ型の減小の後に、光分解していない５２０ｎｍの状態から赤色偏移した中間体の種が表れることを示す。このプロテオロドプシンの最終中間体の減小は、光サイクルの律速段階であり、初期振幅の１３％の上向き基線シフトにした１５ｍｓの１回の指数関数プロセスによく適合する。
【００４６】
上述したように、例えばプロテオロドプシンを利用する応用例の設計／機能の基準に適合するために、光エネルギージェネレータ３９００の動力学を変更すべく光吸収色素の吸収を決定するために、プロテオロドプシン遺伝子かタンパク質の変種を選択することができる。図４５は、大腸菌中でレチナールにより再構成されたプロテオロドプシンの、波長４５１０の関数としての種々の吸収スペクトルの例証的実施形態を示す。図４５に示されるように、吸光度４５２０は異なり、プロテオロドプシンを増幅する元のクローンによって決まる。この特定例では、１００ｍＭ  リン酸緩衝液（ｐＨ７．０）の膜懸濁液に５μｍのオール−ｔｒａｎｓ−レチナールを加え、吸収スペクトルを記録した。４つのスペクトル４５３０，４５４０，４５５０，４５６０は各々、レチナールの追加から１時間後の、クローンＨＯＴ７５ｍ４、ＰＡＬＥ６、ＨＯＴ０ｍ１およびＢＡＣ３１Ａ８から検索されたプロテオロドプシン遺伝子に対するものである。クローンＨＯＴ７５ｍ４（符号４５３０）とクローンＰＡＬＥ６（符号４５４０）から検索されたプロテオロドプシン遺伝子は、青色（４９０ｎｍ）の最大吸収を生じた。クローンＨＯＴ０ｍ１（符号４５５０）とクローンＢＡＣ３１Ａ８（符号４５６０）から検索されたプロテオロドプシン遺伝子は、緑色（５２７ｎｍ）の極大吸収を生じた。一般には、図４５の例で示した範囲に制限されない波長の範囲を得ることが可能である。
【００４７】
本発明の範囲から逸脱することなく多くの方法で、例えば、プロテオロドプシンの遺伝子配列を変える突然変異誘発により発現されるプロテオロドプシンタンパク質の動力学を変えるというように、上記の実施形態を変更し得ることが当業者には明らかだろう。従って、特許請求の範囲とその法的な均等物は、本発明の範囲を決定する。
【００４８】
寄託
寄託機関の住所：アメリカ合衆国  ２０１１０  バージニア州  大学通り  １０８０１
割り当て番号ＡＴＣＣ  ＰＴＡ−３０８３を有するクローニングＤＮＡ  ＢＡＣ  ３１Ａ８を含むエシェリヒア  コリ
割り当て番号ＡＴＣＣ  ＰＴＡ−３０８２を有するクローニングＤＮＡ  ＢＡＣ  ４０Ｅ８を含むエシェリヒア  コリ
割り当て番号ＡＴＣＣ  ＰＴＡ−３０８０を有するクローニングＤＮＡ  ＢＡＣ  ４１Ｂ４を含むエシェリヒア  コリ
割り当て番号ＡＴＣＣ  ＰＴＡ−３０８１を有するクローニングＤＮＡ  ＢＡＣ  ６４Ａ５を含むエシェリヒア  コリ
これらはすべて、ＡＴＣＣの特許寄託機関に２００１年２月２１日に寄託された。
【００４９】
割り当て番号ＡＴＣＣ  ＰＴＡ−３２５０を有するプラスミドＰＡＬ  Ｅ６を含むエシェリヒア  コリ
割り当て番号ＡＴＣＣ  ＰＴＡ−３２５１を有するプラスミドＨＯＴ０ｍ１を含むエシェリヒア  コリ
割り当て番号ＡＴＣＣ  ＰＴＡ−３２５２を有するプラスミドＨＯＴ７５ｍ４を含むエシェリヒア  コリ
割り当て番号ＡＴＣＣ  ＰＴＡ−３０８２を有するクローニングＤＮＡ  ＢＡＣ  ６４Ａ５を含むエシェリヒア  コリ
これらはすべて、ＡＴＣＣの特許寄託機関に２００１年３月３０日に寄託された。
【００５０】
プロテオロドプシンを用いた光駆動エネルギー生産（ＬＩＧＨＴ＝ＤＲＩＶＥＮ ＥＮＥＲＧＹ ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ ＵＳＩＮＧ ＰＲＯＴＥＯＰＨＯＤＯＰＳＩＮ）
援用した配列表に列挙した配列のリスト
配列番号１  細菌の人工染色体（ＢＡＣ）クローン３１Ａ８（ＥＢＡＣ３１Ａ８）。
配列番号２  プロテオロドプシン特異的なポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）のプライマー１のヌクレオチド配列。
配列番号３  プロテオロドプシン特異的なポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）のプライマー２のヌクレオチド配列。
配列番号４  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＥＢＡＣ３１Ａ８（配列番号１）から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号５  クローンＥＢＡＣ３１Ａ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４）の推定アミノ酸配列。
配列番号６  クローンＥＢＡＣ３１Ａ８（配列番号１）。由来のプロテオロドプシンのヌクレオチド配列
配列番号７  クローンＥＢＡＣ３１Ａ８由来のプロテオロドプシンのヌクレオチド配列（配列番号６）の推定アミノ酸配列。
配列番号８  配列番号２および配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＥＢＡＣ４０Ｅ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号９  クローンＥＢＡＣ４０Ｅ８（配列番号８）から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子の推定アミノ酸配列
配列番号１０  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＥＢＡＣ４１Ｂ４から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号１１  クローンＥＢＡＣ４１Ｂ４から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１０）の推定アミノ酸配列
配列番号１２  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＥＢＡＣ６４Ａ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号１３  クローンＥＢＡＣ６４Ａ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１２）の推定アミノ酸配列
配列番号１４  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＨＯＴ０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号１５  クローンＨＯＴ０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１４）の推定アミノ酸配列
配列番号１６  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＨＯＴ７５ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号１７  クローンＨＯＴ７５ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１６）の推定アミノ酸配列
配列番号１８  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＨＯＴ７５ｍ３から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号１９  クローンＨＯＴ７５ｍ３から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１８）の推定アミノ酸配列
配列番号２０  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＨＯＴ７５ｍ４から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号２１  クローンＨＯＴ７５ｍ４から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２０）の推定アミノ酸配列
配列番号２２  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＨＯＴ７５ｍ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号２３  クローンＨＯＴ７５ｍ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２２）の推定アミノ酸配列
配列番号２４  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＭＢ０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号２５  クローンＭＢ０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２４）の推定アミノ酸配列
配列番号２６  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＭＢ０ｍ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号２７  クローンＭＢ０ｍ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２６）の推定アミノ酸配列
配列番号２８  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＭＢ２０ｍ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号２９  クローンＭＢ２０ｍ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２８）の推定アミノ酸配列
配列番号３０  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＭＢ２０ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号３１  クローンＭＢ２０ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３０）の推定アミノ酸配列
配列番号３２  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＭＢ２０ｍ１２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号３３  クローンＭＢ２０ｍ１２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３２）の推定アミノ酸配列
配列番号３４  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＭＢ４０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号３５  クローンＭＢ４０ｍｌから増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３４）の推定アミノ酸配列
配列番号３６  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＭＢ４０ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号３７  クローンＭＢ４０ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３６）の推定アミノ酸配列
配列番号３８  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＭＢ４０ｍ１２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号３９  クローンＭＢ４０ｍ１２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３８）の推定アミノ酸配列
配列番号４０  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＭＢ１００ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号４１  クローンＭＢ１００ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４０）の推定アミノ酸配列
配列番号４２  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＭＢ１００ｍ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号４３  クローンＭＢ１００ｍ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４２）の推定アミノ酸配列
配列番号４４  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＭＢ１００ｍ９から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号４５  クローンＭＢ１００ｍ９から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４４）の推定アミノ酸配列
配列番号４６  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＭＢ２００ｍ１０から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号４７  クローンＭＢ１００ｍ１０から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４６）の推定アミノ酸配列
配列番号４８  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＰＡＬＢ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号４９  クローンＰＡＬＢ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４８）の推定アミノ酸配列
配列番号５０  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＰＡＬＢ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号５１  クローンＰＡＬＢ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５０）の推定アミノ酸配列
配列番号５２  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＰＡＬＢ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号５３  クローンＰＡＬＢ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５２）の推定アミノ酸配列
配列番号５４  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＰＡＬＢ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号５５  クローンＰＡＬＢ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５４）の推定アミノ酸配列
配列番号５６  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＰＡＬＢ６から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号５７  クローンＰＡＬＢ６から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５６）の推定アミノ酸配列
配列番号５８  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＰＡＬＢ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号５９  クローンＰＡＬＢ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５８）の推定アミノ酸配列
配列番号６０  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＰＡＬＥ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号６１  クローンＰＡＬＥ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号６０）の推定アミノ酸配列
配列番号６２  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＰＡＬＥ６から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号６３  クローンＰＡＬＥ６（配列番号６２）から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子の推定アミノ酸配列
配列番号６４  配列番号２と配列番号３のＰＣＲプライマーを用いてクローンＰＡＬＥ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子のヌクレオチド配列
配列番号６５  クローンＰＡＬＥ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号６４）の推定アミノ酸配列
【００５１】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【図１】１３０ｋｂの細菌プランクトンＢＡＣクローン（ＥＢＡＣ３１Ａ８）上にコードされたものを含む細菌１６Ｓ  ｒＲＮＡ遺伝子配列の進化系統樹を例証する。
【図２】プロテオロドプシン遺伝子の増幅に使用されるポリメラーゼ連鎖反応プライマー１（配列番号２）のヌクレオチド配列を提供する。
【図３】プロテオロドプシン遺伝子の増幅に使用されるポリメラーゼ連鎖反応プライマー２（配列番号３）のヌクレオチド配列を提供する。
【図４】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）とＰＣＲプライマー２（配列番号３）を使用してクローンＥＢＡＣ３１Ａ８（配列番号１）から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４）のヌクレオチド配列と、クローンＥＢＡＣ３１Ａ８（配列番号１）から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子の推定アミノ酸配列（配列番号５）とを提供する。
【図５】プロテオロドプシンタンパク質（配列番号７）の二次構造のマップを提供する。１文字のアミノ酸記号を使用している（Ｊ．Ｓａｓａｋｉ ａｎｄ Ｊ．Ｌ．Ｓｐｕｄｉｃｈ， Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ｊ．７５：２４３５，１９９８）に従う）。予測されたレチナール結合ポケット残基を黒色でマークしている。
【図６】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）とＰＣＲプライマー２（配列番号３）を使用してクローンＥＢＡＣ４０Ｅ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号８）のヌクレオチド配列と、クローンＥＢＡＣ４０Ｅ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号８）の推定アミノ酸配列（配列番号９）とを提供する。
【図７】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）とＰＣＲプライマー２（配列番号３）を使用してクローンＥＢＡＣ４１Ｂ４から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１０）のヌクレオチド配列と、クローンＥＢＡＣ４１Ｂ４から増幅されたプロテオロドプシンタンパク質（配列番号７）の推定アミノ酸配列（配列番号１１）とを提供する。
【図８】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）とＰＣＲプライマー２（配列番号３）を使用してクローンＥＢＡＣ６４Ａ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１２）のヌクレオチド配列と、クローンＥＢＡＣ６４Ａ５から増幅されたプロテオロドプシンタンパク質（配列番号１２）の推定アミノ酸配列（配列番号１３）とを提供する。
【図９】プロテオロドプシン特異的ＰＣＲプライマー１（配列番号２）とＰＣＲプライマー２（配列番号３）を使用してクローンＥＢＡＣ３８Ａ８、ＥＢＡＣ４０Ｅ８、ＥＢＡＣ４１Ｂ４およびＥＢＡＣ６４Ａ５からそれぞれ増幅された配列番号４、配列番号８、配列番号１０、および配列番号１２を有するプロテオロドプシン遺伝子のＤＮＡ配列の変種マップ。点の部分は、配列番号４と同じ配列を有する配列を表わす。
【図１０】プロテオロドプシン特異的ＰＣＲプライマー１（配列番号２）とＰＣＲプライマー２（配列番号３）を使用してクローンＥＢＡＣ３８Ａ８、ＥＢＡＣ４０Ｅ８、ＥＢＡＣ４１Ｂ４およびＥＢＡＣ６４Ａ５からそれぞれ増幅された配列番号４、配列番号８、配列番号１０、そして配列番号１２を有するプロテオロドプシン遺伝子によってコードされた推定アミノ酸配列の変種のマップを提供する。小文字はＰＣＲプライマー配列領域を表わす。点の部分は、配列番号５と同じ配列を有する残基を表わす。
【図１１】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）とＰＣＲプライマー２（配列番号３）を使用してクローンＨＯＴ０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１４）のヌクレオチド配列と、クローンＨＯＴ０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１４）の推定アミノ酸配列（配列番号１５）とを提供する。
【図１２】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）とＰＣＲプライマー２（配列番号３）を使用してクローンＨＯＴ７５ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１６）のヌクレオチド配列と、クローンＨＯＴ７５ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１６）の推定アミノ酸配列（配列番号１７）とを提供する。
【図１３】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）とＰＣＲプライマー２（配列番号３）を使用してクローンＨＯＴ７５ｍ３から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１８）のヌクレオチド配列と、クローンＨＯＴ７５ｍ３から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号１８）の推定アミノ酸配列（配列番号１９）とを提供する。
【図１４】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）とＰＣＲプライマー２（配列番号３）を使用してクローンＨＯＴ７５ｍ４から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２０）のヌクレオチド配列と、クローンＨＯＴ７５ｍ４から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２０）の推定アミノ酸配列（配列番号２１）とを提供する。
【図１５】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）とＰＣＲプライマー２（配列番号３）を使用してクローンＨＯＴ７５ｍ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２２）のヌクレオチド配列と、クローンＨＯＴ７５ｍ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２２）の推定アミノ酸配列（配列番号２３）とを提供する。
【図１６】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）とＰＣＲプライマー２（配列番号３）を使用してクローンＭＢ０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２４）のヌクレオチド配列と、クローンＭＢ０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２４）の推定アミノ酸配列（配列番号２５）とを提供する。
【図１７】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＭＢ０ｍ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２６）のヌクレオチド配列と、クローンＭＢ０ｍ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２６）の推定アミノ酸配列（配列番号２７）とを提供する。
【図１８】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＭＢ２０ｍ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２８）のヌクレオチド配列と、クローンＭＢ２０ｍ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号２８）の推定アミノ酸配列（配列番号２９）とを提供する。
【図１９】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＭＢ２０ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３０）のヌクレオチド配列と、クローンＭＢ２０ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３０）の推定アミノ酸配列（配列番号３１）とを提供する。
【図２０】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＭＢ２０ｍ１２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３２）のヌクレオチド配列と、クローンＭＢ２０ｍ１２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３２）の推定アミノ酸配列（配列番号３３）とを提供する。
【図２１】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＭＢ４０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３４）のヌクレオチド配列と、クローンＭＢ４０ｍ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３４）の推定アミノ酸配列（配列番号３５）とを提供する。
【図２２】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＭＢ４０ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３６）のヌクレオチド配列と、クローンＭＢ４０ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３６）の推定アミノ酸配列（配列番号３７）とを提供する。
【図２３】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＭＢ４０ｍ１２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３８）のヌクレオチド配列と、クローンＭＢ４０ｍ１２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号３８）の推定アミノ酸配列（配列番号３９）とを提供する。
【図２４】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＭＢ１００ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４０）のヌクレオチド配列と、クローンＭＢＭＢ１００ｍ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４０）の推定アミノ酸配列（配列番号４１）とを提供する。
【図２５】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＭＢ１００ｍ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４２）のヌクレオチド配列と、クローンＭＢＭＢ１００ｍ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４２）の推定アミノ酸配列（配列番号４３）とを提供する。
【図２６】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＭＢ１００ｍ９から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４４）のヌクレオチド配列と、クローンＭＢＭＢ１００ｍ９から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４４）の推定アミノ酸配列（配列番号４５）とを提供する。
【図２７】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＭＢ１００ｍ１０から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４６）のヌクレオチド配列と、クローンＭＢ１００ｍ１０から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４６）の推定アミノ酸配列（配列番号４７）とを提供する。
【図２８】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＰＡＬＢ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４８）のヌクレオチド配列と、クローンＰＡＬＢ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号４８）の推定アミノ酸配列（配列番号４９）とを提供する。
【図２９】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＰＡＬＢ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５０）のヌクレオチド配列と、クローンＰＡＬＢ２から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５０）の推定アミノ酸配列（配列番号５１）とを提供する。
【図３０】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＰＡＬＢ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５２）のヌクレオチド配列と、クローンＰＡＬＢ５から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５２）の推定アミノ酸配列（配列番号５３）とを提供する。
【図３１】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＰＡＬＢ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５４）のヌクレオチド配列と、クローンＰＡＬＢ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５４）の推定アミノ酸配列（配列番号５５）とを提供する。
【図３２】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＰＡＬＢ６から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５６）のヌクレオチド配列と、クローンＰＡＬＢ６から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５６）の推定アミノ酸配列（配列番号５７）とを提供する。
【図３３】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＰＡＬＢ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５８）のヌクレオチド配列と、クローンＰＡＬＢ８から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号５８）の推定アミノ酸配列（配列番号５９）とを提供する。
【図３４】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＰＡＬＥ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号６０）のヌクレオチド配列と、クローンＰＡＬＥ１から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号６０）の推定アミノ酸配列（配列番号６１）とを提供する。
【図３５】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＰＡＬＥ６から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号６２）のヌクレオチド配列と、クローンＰＡＬＥ６から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号６２）の推定アミノ酸配列（配列番号６３）とを提供する。
【図３６】ＰＣＲプライマー１（配列番号２）および２（配列番号３）を使用してクローンＰＡＬＥ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号６４）のヌクレオチド配列と、クローンＰＡＬＥ７から増幅されたプロテオロドプシン遺伝子（配列番号６４）の推定アミノ酸配列（配列番号６５）とを提供する。
【図３７】種々のプロテオロドプシン遺伝子の進化系統樹を例証する。
【図３８】プロテオロドプシンアミノ酸配列のアラインメントの例を提供する。
【図３９】プロテオロドプシンを利用する光駆動エネルギージェネレータを提供する。
【図４０】いずれもオール−ｔｒａｎｓ−レチナールを用いた、対照細胞（−）と比べたプロテオロドプシンを発現している大腸菌細胞懸濁液（＋）の例を提供する。
【図４１】大腸菌膜と陰性対照におけるレチナールにより構成されたプロテオロドプシンの吸収スペクトルの例を提供する。
【図４２】プロテオロドプシンを発現している大腸菌細胞懸濁液によるプロトンの光駆動輸送の例を提供する。
【図４３】光の存在下または暗所で１０μＭレチナールを加えるか加えずに再構成された、大腸菌中の内と外が正しい側を向いた小胞における［３Ｈ］ＴＰＰ＋の輸送の例を提供する。
【図４４】プロテオロドプシンを含んでいる大腸菌膜の懸濁液におけるレーザー閃光により誘導された吸光度変化の例を提供する。
【図４５】大腸菌膜中のレチナールにより構成されたプロテオロドプシンの吸収スペクトルの例を提供する。
【図１】
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【図５】
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【図３７】
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【図３９】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004521604.tif 000597
2004521604.tif 000598
2004521604.tif 000599