光害による魚類生殖システムへの影響：脳深部神経に発現する光受容体から

• Project/Area Number: 17K07486
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Animal physiology/Animal behavior
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 北橋 隆史 新潟大学, 佐渡自然共生科学センター, 特任助教 (30749859)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2019: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 光受容体 / 光環境 / 生殖 / 脳 / 環境 / 遺伝子 / 脳・神経 / 生理学 / 動物

Outline of Annual Research Achievements

メダカ網膜（眼）において、非視覚光受容に関わるオプシンの一つであるopn4x1のmRNA量は明暗条件下で明期に増加して暗期に減少する日周リズムを示し、その変動リズムは主観的暗期を明期に置換したり逆に主観的明期を暗期に置き換えたりしても維持されていた。このことは網膜におけるopn4x1の遺伝子発現が基本的に生物時計によって調節されていることを示すと考えられる。一方で、CT/ZT0におけるopn4x1 mRNA量を明暗グループと3日間の恒明条件にさらしたグループとで比較すると、恒明グループが有意に高い値となり、opn4x1遺伝子の発現変動パターンは光による影響も受けることが明らかになった。ただし、これが光による直接的な発現誘導の結果なのかそれとも恒明条件下で生物時計が乱れた結果として見られるものなのかは、さらなる実験で確かめる必要がある。opn4x2 mRNA量は、有意な日周リズムを示さなかった。
メダカ脳においては、opn4x1もopn4x2も暗条件下でmRNA量が増加し明条件下で減少する遺伝子発現パターンを示したことから、生物時計とは無関係に光条件に依存した発現コントロールを受けていると考えられる。ただ、恒明条件下でも一定レベルのmRNAが検出されることから、メダカ脳内にはVALオプシンに見られたように複数のopsin4発現細胞集団があり、それぞれが異なる遺伝子発現調節を受けている可能性がある。
非視覚光受容体のオプシン遺伝子が、オプシンタイプ、組織、細胞集団ごとに生物時計や光によって様々な発現調節を受けることで、生物が光条件に応じて多様な生理・行動反応をとることが可能になると考えられる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Bangladesh Agricultural University(バングラデシュ)
• [Journal Article] Expression of neuropeptide Y and gonadotropin-releasing hormone gene types in the brain of female Nile tilapia (Oreochromis niloticus) during mouthbrooding and food restriction (2019)
  • Author(s): Das Kalpana、Ogawa Satoshi、Kitahashi Takashi、Parhar Ishwar S.
  • Journal Title: Peptides Volume: 112 Pages: 67-77
  • DOI: 10.1016/j.peptides.2018.10.009
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Periodic regulation of expression of genes for kisspeptin, gonadotropin-inhibitory hormone and their receptors in the grass puffer: Implications in seasonal, daily and lunar rhythms of reproduction (2018)
  • Author(s): Ando Hironori、Shahjahan Md.、Kitahashi Takashi
  • Journal Title: General and Comparative Endocrinology Volume: 印刷中 Pages: 149-153
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2018.04.006
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] クサフグの脳および眼における光受容体オプシン遺伝子の日周発現変動 (2019)
  • Author(s): 北橋隆史、上村佳正 、小木曽正造、鈴木信雄、安東宏徳
  • Organizer: 第44回日本比較内分泌学会大会
• [Presentation] 日本海における環境光によるクサフグ産卵制御システムへの影響 (2019)
  • Author(s): 北橋隆史
  • Organizer: 金沢大学 環日本海域環境研究センター 平成30年度共同研究成果報告会
• [Presentation] Melatonin, the hormone of gloom: Implications in the semilunar-synchronized spawning of the grass puffer (2018)
  • Author(s): H. Ando, Md. Shahjahan, T. Kitahashi, A. Hattori
  • Organizer: 8th Intercongress Symposium of the Asia and Oceania Society for Comparative Endocrinology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Thermoregulatory expression of GnIH， GnIH receptor, GH and PRL genes in the grass puffer during the spawning season (2018)
  • Author(s): Md. Shahjahan, Md. Lutfar Rahman, T. Kitahashi, H. Ando
  • Organizer: 8th Intercongress Symposium of the Asia and Oceania Society for Comparative Endocrinology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CRISPR／Cas9システムを用いたアリールアルキルアミンN-アセチルトランスフェラーゼ2遺伝子aanat2ノックアウトクサフグ作製の試み (2018)
  • Author(s): 北橋隆史，黒川大輔，上村佳正，飯田 碧，安東宏徳
  • Organizer: 第43回日本比較内分泌学会大会
• [Presentation] Periodic Control of Kisspeptin and Its Receptor Gene Expression by Photic and Non-Photic Environmental Cues in the Grass Puffer, a Semilunar Spawner (2017)
  • Author(s): Hironori Ando, Md Shahjahan, Takashi Kitahashi
  • Organizer: 18th International Congress of Comparative Endocrinology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] メダカ脳内における脳深部光受容体遺伝子発現の日周変動 (2017)
  • Author(s): 北橋隆史
  • Organizer: 第42回日本比較内分泌学会大会