概日リズムの光センサー・メラノプシンの2つのサブタイプと機能シフト

• Project Area: Molecular interaction and modal shift of cellular sensors
• Project/Area Number: 21026024
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 寺北 明久 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30212062)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小柳 光正 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (30379276)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,800,000 (Direct Cost: ¥5,800,000); Fiscal Year 2010: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2009: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: メラノプシン / ロドプシン類 / 光センサー / Gタンパク質

Research Abstract

(1)2つのメラノプシンのちがいを生み出す分子基盤の解析
トラフグは、2種類のメラノプシングループ(AとB)にそれぞれ2種類ずつを持つ。Bグループに属するメラノプシン4はGqのみを活性化するのに対して、Aグループのメラノプシン2は、Gqに加えてGiを活性化することを既に明らかにしていた。本年度はキメラ変異体を作製して、Giの活性化能をもたらす重要な部位を解析した。解析の結果、ヘリックス5～7を含む領域、特にヘリックス5と6とその間のループ(ループ3)がGiの活性化に重要であることを見出した。特に、ループ3のみの置換ではメラノプシン4のGi活性化能が増加しなかったことから、ヘリックス5と6を含む領域の構造変化も、Gi活性化に重要であることが示唆された。
(2)トランスジェニックゼブラフィッシュの作製と解析
メラノプシン2の上流配列制御下でGFP(メラノプシン2)を発現するトランスジェニック(Tg)ゼブラフィッシュの網膜からGFPを標識としてメラノプシン発現細胞(水平細胞)を競るソーターにより分画することに成功した。分画細胞をRT-PCRで解析した結果、メラノプシン2のmRNAとGiα1のmRNAを検出できた。すなわち、メラノプシン2は水平細胞において、Giを活性化していることが示唆された。また、Giが関わるシグナル伝達系で機能する分子として、PKAやコネクシンのmRNAも検出された。すなわち、ドーパミン依存的なギャップ結合の開閉をメラプシンからの光情報が制御している可能性が考えられた。

Research Products

• [Journal Article] Beta-arrestin functionally regulates the non-bleaching pigment parapinopsin in lamprey pineal (2011)
  • Author(s): E.Kawano-Yamashita
  • Journal Title: PLoS One Volume: 6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 視覚の分子基盤の進化・多様性:動物の多様なロドプシンとシグナル伝達系の比較から何がわかるか (2011)
  • Author(s): 小柳光正
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 30 Pages: 288-294
  • NAID: 40018731369
• [Journal Article] Evolution and mechanism of spectral tuning of blue-absorbing visual pigments in butterflies (2010)
  • Author(s): M.Wakakuwa
  • Journal Title: PLoS One Volume: 5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diversity and functional properties of bistable pigments. (2010)
  • Author(s): H.Tsukamoto
  • Journal Title: Photochem.Photobiol.Sci. Volume: 9 Pages: 1435-1443
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification and characterization of a protostome homologue of peropsin from a jumping spider. (2010)
  • Author(s): T.Nagata
  • Journal Title: J.Comp.Physiol.A 196 Pages: 51-59
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A pivot beiween helices V and VI near the retinal binding site is necessary for activation in rhodopsins. (2010)
  • Author(s): H.Tsukamoto
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 285 Pages: 7351-7357
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The magnitude of the light-induced conformational change in different rhodopsins correlates with their ability to activate G proteins (2009)
  • Author(s): H.Tsukamoto
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 284 Pages: 20676-20683
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 光受容タンパク質の進化と機能多様性 (2011)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 大阪市立大学・大阪バイオサイエ(ス研究所第1回「研究交流会」)
  • Place of Presentation: 大阪市立大学医学部(大阪)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-03-30
• [Presentation] 無脊椎動物視物質とメラノプシン (2010)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 第11回光生物シンポジウム
  • Place of Presentation: 島根大学生物資源科学部付属生物資源教育研究センター(島根県隠岐郡)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-10-10
• [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: 東京大学教養学部(東京)
  • Year and Date: 2010-09-23
• [Presentation] ハマダラカ網膜におけるエンセファロプシン発現細胞の特徴 (2010)
  • Author(s): 本多隼人
  • Organizer: 日本動物学会第81回大会
  • Place of Presentation: 東京大学教養学部(東京)
  • 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: 東京大学教養学部(東京)
  • Year and Date: 2010-09-23
• [Presentation] モンシロチョウ青視物質の波長制御に関わるアミノ酸残基の同定 (2010)
  • Author(s): 若桑基博
  • Organizer: 日本動物学会第81回大会
  • Place of Presentation: 東京大学教養学部(東京)
  • Year and Date: 2010-09-23
• [Presentation] 4層構造網膜を持つハエトリグモの奥行き知覚メカニズムの解析 (2010)
  • Author(s): 永田崇
  • Organizer: 日本動物学会第81回大会
  • Place of Presentation: 東京大学教養学部(東京)
  • Year and Date: 2010-09-23
• [Presentation] ハエトリグモロドプシンの吸収スペクトル特性と奥行き知覚メカニズムとの関係の解析 (2010)
  • Author(s): 永田崇
  • Organizer: 日本生物物理学会第48回年会
  • Place of Presentation: 東北大学・川内北キャンパス(仙台)
  • Year and Date: 2010-09-22
• [Presentation] 4層構造の網膜を持つハエトリグモの視物質の解析 (2010)
  • Author(s): 永田崇
  • Organizer: 第14回視覚科学フォーラム
  • Place of Presentation: 筑波大学大学会館・国際会議室(つくば)
  • Year and Date: 2010-08-26
• [Presentation] 4層構造の網膜を持つハエトリグモの視覚の分子基盤の解析 (2010)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 第16回日本光生物学協会年会
  • Place of Presentation: 大阪大学大学院医学系研究科・銀杏会館(吹田)
  • Year and Date: 2010-08-10
• [Presentation] Functional Characterization of Non-visual Bistable pigment (2010)
  • Author(s): A.Terakita
  • Organizer: The 14th International Conference on Retinal Proteins
  • Place of Presentation: Santa Cruz, California(招待講演)
  • Year and Date: 2010-08-06
• [Presentation] Functional Analyses of Pineal Bistable Pigment Parapinopsins in Teleosts (2010)
  • Author(s): M.Koyanagi
  • Organizer: The 14th International Conference on Retinal Proteins
  • Place of Presentation: Santa Cruz, California
  • Year and Date: 2010-08-04
• [Presentation] Identification and Characterization of a Protostome Homologue of Peropsin, an Opsin That Binds All-Trans-Retinal as a Chromophore (2010)
  • Author(s): T.Nagata
  • Organizer: The 14th International Conference on Retinal Proteins
  • Place of Presentation: Santa Cruz, California
  • Year and Date: 2010-08-04
• [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: 九州産業大学工学部(福岡市)
  • Year and Date: 2010-07-17
• [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: 九州産業大学工学部(福岡市)
  • Year and Date: 2010-07-17
• [Presentation] 動物の多様なロドプシンとシグナル伝達系の比較解析から何がわかるか (2010)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 分子研研究会拡がるロドプシンの仲間から"何がわかるか""何をもたらすか"
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] Jellyfish visual signaling and its evolutionary implications. (2009)
  • Author(s): Mitsumasa Koyanagi
  • Organizer: International Symposium on Marine Genomics
  • Place of Presentation: 那覇
  • Year and Date: 2009-12-16
• [Presentation] 脊椎動物の視物質と非視物質パラピノプシンのG蛋白質活性化能の比較 (2009)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 第34回日本比較内分泌学会大会・日本比較生理生化学会第31回大会合同大会(CompBiol2009)
  • Place of Presentation: 豊中
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] ゼブラフィッシュ松果体における2種類のパラピノプシンの分布 (2009)
  • Author(s): 小柳光正
  • Organizer: 第34回日本比較内分泌学会大会・日本比較生理生化学会第31回大会合同大会(CompBiol2009)
  • Place of Presentation: 豊中
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] ハエトリグモ主眼の4層構造をなす視細胞で機能する視物質の吸収特性 (2009)
  • Author(s): 永田崇
  • Organizer: 第34回日本比較内分泌学会大会・日本比較生理生化学会第31回大会合同大会(CompBiol2009)
  • Place of Presentation: 豊中
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] ヤツメウナギ松果体光受容細胞で機能する2種類のアレスチンの役割 (2009)
  • Author(s): 山下(川野)絵美
  • Organizer: 第34回日本比較内分泌学会大会・日本比較生理生化学会第31回大会合同大会(CompBiol2009)
  • Place of Presentation: 豊中
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] モンシロチョウ青受容型視物質2種の波長制御に関わるアミノ酸残基の同定 (2009)
  • Author(s): 若桑基博
  • Organizer: 第34回日本比較内分泌学会大会・日本比較生理生化学会第31回大会合同大会(CompBiol2009)
  • Place of Presentation: 豊中
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] 光受容GPCRロドプシン類の分子特性と機能の多様性 (2009)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 第82回日本生化学会大会シンポジウム「Gタンパク質共役受容体(GPCR)研究の新展開」
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2009-10-22
• [Presentation] 4層構造の網膜が関与するハエトリグモの視覚の分子基盤 (2009)
  • Author(s): 小柳光正
  • Organizer: 日本動物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] パラピノプシンが機能する松果体紫外光受容細胞でのアレスチンの役割 (2009)
  • Author(s): 山下(川野)絵美
  • Organizer: 日本動物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] 硬骨魚類に存在する複数のメラノプシンの生化学的性質の比較解析 (2009)
  • Author(s): 神野有香
  • Organizer: 日本動物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] ゼブラフィッシュ松果体におけるパラピノプシンの組織化学的解析 (2009)
  • Author(s): 和田清二
  • Organizer: 日本動物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] ハマダラカにおける機能未知の光受容タンパク質エンセファロプシンの組織化学的解析 (2009)
  • Author(s): 本多隼人
  • Organizer: 日本動物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2009-09-19
• [Presentation] ロドプシン類と光情報伝達系の多様性・進化に関わる分子生理学的研究 (2009)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 日本動物学会第80回大会(動物学会賞受賞者講演)
  • Place of Presentation: 静岡
  • Year and Date: 2009-09-18
• [Presentation] Diverged members of rhodopsin family-molecular properties and functions. I-Introduction Vertebrate non-visual bistable pigments (2009)
  • Author(s): Akihisa Terakita
  • Organizer: 13th Congress of the European Society for Photobiology
  • Place of Presentation: ポーランド・ブロツワフ
  • Year and Date: 2009-09-09
• [Presentation] Molecular basis and evolution of jumping spider vision with retina containing four-layered photoreceptors. (2009)
  • Author(s): Takashi Nagata
  • Organizer: 13th Congress of the European Society for Photobiology
  • Place of Presentation: ポーランド・ブロツワフ
  • Year and Date: 2009-09-07
• [Presentation] 二胚葉動物に存在する光シグナル伝達系の解明と動物の光シグナル伝達系の進化 (2009)
  • Author(s): 小柳光正
  • Organizer: 第11回日本進化学会大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2009-09-03
• [Presentation] 眼外の様々な組織で発現が認められるロドプシン類・エンセファロプシンの機能解析 (2009)
  • Author(s): 加藤ひろみ
  • Organizer: 第11回日本進化学会大会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2009-09-03
• [Presentation] 光再生能を持つ光受容タンパク質パラピノプシンと共役するアレスチンの同定とその機能解析 (2009)
  • Author(s): 寺北明久
  • Organizer: 第15回日本光生物学協会年会
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2009-08-20
• [Presentation] Gs-mediated phototransduction cascade in jellyfish eye and its evolutionary implications. (2009)
  • Author(s): Mitsumasa Koyanagi
  • Organizer: FASEB SUMMER RESEARCH CONFERENCE 2009
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国・スノーマス
  • Year and Date: 2009-06-16
• [Presentation] Comparative study on conformational changes of rhodopsins having functionally varied properties using site-directed fluorescence labeling. (2009)
  • Author(s): Hisao Tsukamoto
  • Organizer: FASEB SUMMER RESEARCH CONFERENCE 2009
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国・スノーマス
  • Year and Date: 2009-06-16
• [Presentation] Molecular and functional properties of non-visual bistable pigments (2009)
  • Author(s): Akihisa Terakita
  • Organizer: FASEB SUMMER RESEARCH CONFERENCE 2009
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国・スノーマス
  • Year and Date: 2009-06-15
• [Book] Diversity and evolution of animal rhodopsin and phototransduction cascade. In "Photobiology : principles, applications and effects" (2010)
  • Author(s): A.Terakita
  • Publisher: Nova Science Publishers, Inc, New York