光受容タンパク質パラピノプシンを基盤とする松果体の色検出応答の生理学的解析

• Project/Area Number: 10J07650
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Animal physiology/Animal behavior
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 山下(川野) 絵美 (2014) 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(PD); 山下 絵美 (川野 絵美) (2010-2013) 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,286,808 (Direct Cost: ¥4,016,808、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2011: ¥616,808 (Direct Cost: ¥616,808); Fiscal Year 2010: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: ロドプシン / 松果体 / 光受容 / 波長識別 / パラピノプシン / 色検出応答

Outline of Annual Research Achievements

下等脊椎動物の松果体には、紫外光と可視光の比率を検出する「色検出応答」が存在し、これまでに、パラピノプシンが松果体の紫外光受容の分子基盤であることを同定してきた。昨年度までの研究から、硬骨魚類ゼブラフィッシュにおいて、松果体と副松果体の両方に、パラピノプシンを発現していることを確認した。さらに、松果体のパラピノプシン発現細胞は神経節細胞を介して、副松果体のパラピノプシン発現細胞は（神経節細胞を介さず）直接的に、共に間脳の手綱核と呼ばれる領域に神経投射する可能性を見いだした。本年度は、松果体の色情報が手綱核に伝達されるのかについて、神経トレーサー法による検証実験を続けて行った。具体的には、パラピノプシン発現細胞に蛍光物質であるGFP（細胞全体を標識）を発現する遺伝子導入ゼブラフィッシュを用いて、手綱核にニューロビオチンやデキストランなどの神経トレーサー物質を取り込ませ、手綱核を中心とした神経回路について調べた。その結果、松果体に存在するGFP標識されたパラピノプシン発現細胞の神経終末と、手綱核からの神経トレーサー物質の注入により逆行性標識された神経節細胞の一部が接する様子が、共焦点レーザー顕微鏡を用いた解析により観察された。すなわち、パラピノプシンを含む紫外光受容細胞を出発点とする松果体由来の色情報は、神経節細胞を介して、手綱核へ伝達されるという、昨年度までの研究結果を裏付けるさらなる組織学的知見が得られた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Distribution of Mammalian-Like Melanopsin in Cyclostome Retinas Exhibiting a Different Extent of Visual Functions. (2014)
  • Author(s): Sun L, Kawano-Yamashita E, Nagata T, Tsukamoto H, Furutani Y, Koyanagi M, Terakita A.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 9 Issue: 9 Pages: e108209-e108209
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0108209
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Expression of UV-sensitive parapinopsin in the iguana parietal eyes and its implication in UV-sensitivity in vertebrate pineal-related organs. (2012)
  • Author(s): Seiji Wada
  • Journal Title: PLoS One Volume: 7(6) Issue: 6 Pages: e39003-e39003
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0039003
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 円口類ヤツメウナギの脳深部に発現する非視覚オプシンの組織学的解析 (2014)
  • Author(s): 山下（川野）絵美，小柳 光正，和田 清二，保 智己，寺北 明久
  • Organizer: 日本動物学会第85回仙台大会
  • Place of Presentation: 東北大学川内北キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-10 – 2014-09-13
• [Presentation] ヤツメウナギ松果体の波長識別に関わる光受容細胞の解析 (2014)
  • Author(s): 和田 清二，山下（川野）絵美，保 智己，小柳 光正，寺北 明久
  • Organizer: 日本動物学会第85回仙台大会
  • Place of Presentation: 東北大学川内北キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-10 – 2014-09-13
• [Presentation] ゼブラフィッシュ松果体の波長識別に関わる神経投射の組織学的解析 (2014)
  • Author(s): 小坂 成章，山下（川野）絵美，和田 清二，小柳 光正，寺北 明久
  • Organizer: 日本動物学会第85回仙台大会
  • Place of Presentation: 東北大学川内北キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-10 – 2014-09-13
• [Presentation] 円口類ヤツメウナギ松果体の波長識別に関わる光受容細胞の解析 (2014)
  • Author(s): 和田清二、山下（川野）絵美、保智己、小柳光正、寺北明久
  • Organizer: 第18回日本光生物学協会年会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学学術情報総合センター（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2014-08-22 – 2014-08-23
• [Presentation] 円口類ヤツメウナギの脳深部に発現する非視覚オプシンの解析 (2014)
  • Author(s): 山下（川野）絵美、小柳光正、和田清二、保智己、寺北明久
  • Organizer: 第18回日本光生物学協会年会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学学術情報総合センター（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2014-08-22 – 2014-08-23
• [Presentation] Investigation of the molecular basis of the wavelength discrimination in the lamprey pineal organs (2013)
  • Author(s): 和田 清二
  • Organizer: 日本比較生理生化学会
  • Place of Presentation: イーグレ姫路
• [Presentation] Investigation of the wavelength discrimination involving non-visual UV-sensitive pigment parapinopsin in the pineal organ of lower vertebrates (2013)
  • Author(s): 山下(川野) 絵美
  • Organizer: 日本比較生理生化学会(吉田奨励賞受賞者講演)
  • Place of Presentation: イーグレ姫路
• [Presentation] 円口類ヤツメウナギの眼外光受容に関わるオプシンの解析 (2013)
  • Author(s): 山下(川野) 絵美
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] 硬骨魚類松果体の波長識別に関わる光受容タンパク質の探索 (2013)
  • Author(s): 和田 清二
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] 円口類ヤツメウナギ網膜におけるメラノプシン発現細胞についての組織化学的解析 (2013)
  • Author(s): 孫 蘭芳
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] ゼブラフィッシュ松果体の波長識別に関わる光受容細胞の神経投射の解析 (2013)
  • Author(s): 小坂 成章
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] 松果体UV光受容タンパク質パラピノプシンと共役するGタンパク質の免疫組織化学的同定 (2012)
  • Author(s): 山下(川野)絵美
  • Organizer: 日本動物学会第83回大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] 下等脊椎動物の波長識別能を持つ松果体における光受容タンパク質の同定と解析 (2012)
  • Author(s): 和田清二
  • Organizer: 日本動物学会第83回大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] 硬骨魚類の多様なメラノプシンの分子特性と局在の解析 (2010)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 日本動物学会第81回大会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-09-23
• [Presentation] 遺伝子導入ゼブラフィッシュを用いた松果体パラピノプシン発現細胞の神経投射の解析 (2010)
  • Author(s): 和田清二
  • Organizer: 日本動物学会第81回大会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-09-23
• [Presentation] Functional Analyses of Pineal Bistable Pigment Parapinopsins in Teleosts (2010)
  • Author(s): Mitsumasa Koyanagi
  • Organizer: The 14th International Conference on Retinal Proteins(第14回レチナールタンパク質国際会議)
  • Place of Presentation: UCSC Porter College (Santa Cruz, California)
  • Year and Date: 2010-08-04
• [Presentation] ゼブラフィッシュ松果体におけるパラピノプシン発現細胞の神経投射の解析 (2010)
  • Author(s): 小柳光正
  • Organizer: 日本比較生理生化学会第32回大会
  • Place of Presentation: 九州産業大学(福岡市)
  • Year and Date: 2010-07-19
• [Presentation] 硬骨魚類の多様なメラノプシンの分子特性の比較解析 (2010)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 日本比較生理生化学会第32回大会
  • Place of Presentation: 九州産業大学(福岡市)
  • Year and Date: 2010-07-17
• [Book] The Evolution of Visual and Non-Visual Pigments (2014)
  • Author(s): Emi Kawano-Yamashita, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
  • Publisher: Springer社(印刷中)
• [Remarks] 大阪市大・理・生物・生体高分子機能学II
  • URL: http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/biol/mphys/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/biol/mphys/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/biol/mphys/gyouseki.htm