重複遺伝子機能分業の観点から見た魚類多重視覚光受容体ファミリーの進化

• Project/Area Number: 20017008
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 河村 正二 The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (40282727)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥7,800,000); Fiscal Year 2009: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,900,000); Fiscal Year 2008: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,900,000)
• Keywords: オプシン / 視物質 / 遺伝子重複 / ゼブラフィッシュ / メダカ / テトラ / グッピー / トゲウオ

Research Abstract

ゼブラフィッシュの重複RH2オプシンについて発現制御機構の進化過程の一端を明らかにすることができた。この成果は重複遺伝子の発現分化研究に貢献し、中でも魚類の視物質オプシンにおいては初めての報告となり色覚進化研究に重要な貢献となる。また、メダカとゼブラフィッシュはともにゲノム研究が進んだ優れた実験モデル生物であり、その利点を生かした遺伝子制御領域の進化研究は優れたモデルケースになりえる。さらにメダカは東～東南アジアに広く分布し、オプシン遺伝子の網膜での発現パターンを近縁種間で比較できる利点をもつ。このような観点からのオプシン遺伝子発現パターンの比較解析はこれまでにない。カーディナルテトラにおいてRH2オプシン遺伝子の喪失をM/LWSオプシン遺伝子の重複と分化が補っていたことは脊椎動物のオプシン遺伝子研究において重要な発見といえる。グッピーの集団内色覚多型を遺伝子レベルで解析可能にしたことは、色覚研究のみならず集団の遺伝的多様性研究の優れたモデルとなる。トゲウオの成果は回遊魚で初めて視物質オプシン全レパートリーを単離したことでもあり、生息環境の変化とオプシン遺伝子使用の関連の理解に大きく貢献できる。一部のM/LWSタイプオプシン遺伝子は様々な実験条件を検討しても視物質再構成ができず、波長測定が結局測定できなかった。細胞内輸送の過程でのタンパク質の修飾やフォールディングなどに種で特殊化したシャペロンが必要などの状況が生じている可能性が考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Interplay of olfaction and vision in fruit foraging of spider monkeys (2009)
  • Author(s): Hiramatsu, C., Melin, A.D., Aureli, F., Schaffner, C.M., Vorobyev, M., Kawamura, S.
  • Journal Title: Animal Behaviour 77 Pages: 1421-1426
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Medaka : a promising model animal for comparative population genomics (2009)
  • Author(s): Matsumoto, Y., Oota, H., Asaoka, Y., Nishina, H., Watanabe, K., Bujnicki, J.M., Oda, S., Kawamura, S., Mitani, H.
  • Journal Title: BMC Research Notes 2(online journal のため論文番号のみ:88)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic differentiation among local populations of medaka fish(Oryzias latipes)evaluated through grid-and deme-based sampling (2009)
  • Author(s): Katsumura, T., Oda, S., Mano, S., Suguro, N., Watanabe, K., Mitani, H., Oota, H., Kawamura, S.
  • Journal Title: Gene 443 Pages: 170-177
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A common variation in EDAR is a genetic determinant of shovel-shaped incisors (2009)
  • Author(s): Kimura, R., Yamaguchi, T., Takeda, M., Kondo, O., Toma, T., Haneji, K., Hanihara, T., Matsukusa, H., Kawamura, S., Maki, K., Osawa, M., Ishida, H., Oota, H.
  • Journal Title: The American Journal of Human Genetics 851 Pages: 528-535
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fig foraging by dichromatic and trichromatic white-faced capuchin monkeys in a tropical dry forest (2009)
  • Author(s): Melin, A.D., Fedigan, L.M., Hiramatsu, C., Hiwatashi, T., Parr, N., Kawamura, S.
  • Journal Title: International Journal of Primatology 30 Pages: 753-775
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An explicit signature of balancing selection for color-vision variation in New World monkeys (2009)
  • Author(s): Hiwatashi, T., Okabe, Y., Tautsui, T., Hiramatau, C., Melin, A.D., Oota, H., Schaffner, C.M., Aureli, F., Fedigan, L.M., Innan, H., Kawamura, S.
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution 27 Pages: 453-464
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Population specific susceptibility to Crohn's disease and ulcerative colitis ; dominant and recessive relative risks in the Japanese population (2009)
  • Author(s): Nakagome, S., Takeyama, Y., Mano, S., Sakisaka, S., Matsui, T., Kawamura, S., Oota, H.
  • Journal Title: Annals of Human Genetics 74 Pages: 126-136
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (訳者ノート)霊長類の色覚:3色型が進化した理由は? (2009)
  • Author(s): 河村正二
  • Journal Title: 日経サイエンス 39 Pages: 72-73
• [Journal Article] 錐体オプシン遺伝子と色覚の進化多様性:魚類と霊長類に注目して (2009)
  • Author(s): 河村正二
  • Journal Title: 比較生理生化学 26 Pages: 110-116
  • NAID: 10025617644
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 色覚の進化 (2009)
  • Author(s): 河村正二
  • Journal Title: 東京大学大学院新領域創成科学研究科広報誌創成 14 Pages: 5-5
• [Journal Article] Assembly of the cnidarian camera-type eye from vertebrate-like compon ents (2008)
  • Author(s): Kozmik, Z., 他10名
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences USA 105 Pages: 8989-8993
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Importance of achromatic contrast in short-range fruit foraging of primates (2008)
  • Author(s): Hiramatsul, C., 他6名
  • Journal Title: PLoS ONE 3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of cis-acting elements repressing blue opsin expression in zebrafish UV cones and pineal cells (2008)
  • Author(s): Takechi, M., 他2名
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry 283 Pages: 31625-31632
  • Peer Reviewed
• [Presentation] グッピーLWS遺伝子から探る色覚の進化 (2010)
  • Author(s): 手塚あゆみ、笠木聡、河村正二、van Oosterhout, C.、松島野枝、河田雅圭
  • Organizer: 第57回日本生態学会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス、東京
  • Year and Date: 2010-03-15
• [Presentation] シトクロムP450遺伝子族のヒト多型と野生メダカ地域集団を用いた機能解析 (2009)
  • Author(s): 勝村啓史、尾田正二、三谷啓志、河村正二、太田博樹
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜
  • Year and Date: 2009-12-09
• [Presentation] 見ることの進化～ヒトからサカナヘ (2009)
  • Author(s): 河村正二
  • Organizer: 東京大学柏キャンパス一般公開 柏図書館主催講演会
  • Place of Presentation: 東京大学柏キャンパス柏図書館、柏
  • Year and Date: 2009-10-30
• [Presentation] Medaka(Oryzias latipes)as a model to study human polymorphic functions (2009)
  • Author(s): 勝村啓史、尾田正二、三谷啓志、河村正二、太田博樹
  • Organizer: The 59th Annual Meeting of The American Society of Human Genetics
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, USA
  • Year and Date: 2009-10-20
• [Presentation] グッピーのLWS遺伝子を用いた色覚の多様性の維持機構の解明 (2009)
  • Author(s): 手塚あゆみ、 笠木聡、河村正二、van Oosterhout Cock、松島野枝、河田雅圭
  • Organizer: 第11回日本進化学会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
  • Year and Date: 2009-09-02
• [Presentation] メダカを用いたヒト遺伝的多型の生体機能解析実験系の開発 (2009)
  • Author(s): 勝村啓史、尾田正二、三谷啓志、河村正二、太田博樹
  • Organizer: 第11回日本進化学会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌
  • Year and Date: 2009-09-02
• [Presentation] Retinal histology and molecular basis color vision in 0-2 age-class Champsocephalus gunnari(Channichthyidae) (2009)
  • Author(s): Miyazaki, T., Iwami, T., Yamauchi, M., Yamauchi, S., Shimizu, R., Kasagi, S., Nakata, M., Kawamura, S.
  • Organizer: The Xth SCAR International Biology Symposium
  • Place of Presentation: Conference hall, Hokkaido University, Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2009-07-26
• [Presentation] A population study on CYP genes in medaka(Oryzias latipes)as a model for investigating their functional polymorphisms in humans (2009)
  • Author(s): 勝村啓史、尾田正二、三谷啓志、河村正二、太田博樹
  • Organizer: 16th International Conference on Cytochrome P450 : Biochemistry, Biophysics, Biotechnology
  • Place of Presentation: Bankoku Shinryokan, Okinawa, Japan
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] 視覚光センサーと色覚の進化多様性:魚類と霊長類から (2009)
  • Author(s): 河村正二
  • Organizer: 東北大学・生命科学研究科・生態適応セミナー
  • Place of Presentation: 東北大学、仙台
  • Year and Date: 2009-04-27
• [Presentation] Regulatory mechanisms for the coordinated expression of duplicated green-sensitive and red-sensitive opsin genes in zebrafish and their evolution (2008)
  • Author(s): Tsujimura T., 他4名
  • Organizer: Annual Meeting of the, Society of Molecula r Biology and Evolution (SMBE) 2008
  • Place of Presentation: Palau de Congressos de B arcelona, Barcelona, Spain
• [Presentation] Evolutionary diversification of visual opsin subtypes in fish and primates : spectral differentiation, expression patterning and natural selection (2008)
  • Author(s): Kawamura, S
  • Organizer: The Asia-Pacific Conference on Vision (APCV 2008) : Comparative Colour Vision
  • Place of Presentation: Brisbane Convention Centr e, Brisbane, Australia
• [Presentation] 進化研究の両輪としての中立性検定と機能・行動解析 : 色覚研究から (2008)
  • Author(s): 河村正二
  • Organizer: 国立遺伝学研究所研究会(中立進化論の現在)
  • Place of Presentation: 国立遺伝学研究所、三島
• [Presentation] グッピー(Poecilia reticulata)におけるLWSオプシン遺伝子座の多型維持機構 (2008)
  • Author(s): 手塚さとみ, 他4名
  • Organizer: 第10回日本進化学会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス、東京
• [Presentation] ゼブラフィッシュを用いた錐体オプシン遺伝子発現制御領域の同定とその進化多様性 (2008)
  • Author(s): 辻村太郎, 他6名
  • Organizer: 第10回日本進化学会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス、東京
• [Presentation] 祖先配列推定によるオプシン吸収波長の進化的推移の復元 (2008)
  • Author(s): 河村正二, 他2名
  • Organizer: 第10回日本進化学会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス、東京
• [Presentation] ゼブラフィッシュ紫外線視細胞と松果体で青型オプシン遺伝子の発現を抑制する新規制御領域の同定 (2008)
  • Author(s): 河村正二, 他2名
  • Organizer: 第80回日本遺伝学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学工学部IB電子情報館、名古屋
• [Presentation] Evolutionary conservation and diversification of cis-regulatory mechanisms studied through cone opsin genes of zebrafish (2008)
  • Author(s): Tsujimura T., 他6名
  • Organizer: The 16th CDB Meeting : Cis Sequence Regula tion and Its Evolution
  • Place of Presentation: RIKEN Center for Develop mental Biology, Kobe
• [Remarks]
  • URL: http://www.jinrui.jb.k.u-tokyo.ac.jp/kawamura-home.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.jinrui.ib.k.u-tokyo.ac.jp/kawamura-home.html