2015 Fiscal Year Research-status Report
個体の環境応答行動を制御する光センシング機構の解明
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15K07144
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小島 大輔 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (60376530)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ゼブラフィッシュ / 光生物学 / 体色変化 / 網膜 / オプシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の体色変化を制御する光受容分子の実体に迫るため、真骨魚類ゼブラフィッシュを動物モデルとして次のように研究を進めた。
１）体色変化測定装置の改良：本研究では様々な遺伝子型の個体群に対して、多数の刺激光条件で体色変化を測定する必要がある。そこでまず、作業効率を高めるために測定装置を改良した。これにより、２種類の光源による照射を自動的に切替えることが可能になり、かつ測定精度を向上させることに成功した。
２）視細胞欠損個体の体色変化測定：これまでの研究により５日齢幼生の背地適応型の体色変化には、波長感度の異なる２種類の仮想的な光受容分子、P416とP470の関与が示唆されている。これらが視細胞に存在するか否かを検証するため、視細胞欠損個体を用いて単色光照射による体色変化の測定を行った。その結果、波長500 nmの緑色光に対する光応答性は正常であったのに対し、420 nmの紫色光に対する光応答が有意に減弱した。このことからP416は視細胞に存在することが強く示唆された。
３）メラノプシン遺伝子群の機能阻害実験：メラノプシン（Opn4）遺伝子群は470 nm付近に吸収極大をもつことから、上述の光受容分子P470の有力な候補である。そこで、哺乳類OPN4に対する阻害剤（Opsinamide）を用いた実験を行った。まず、ゼブラフィッシュのOpn4重複遺伝子群をそれぞれ培養細胞で発現させ、Opn4の光応答に対するOpsinamideの阻害効果を調べた。その結果、これらのうち２種類のOpn4の光応答について、Opsinamide投与による減弱が観察された。そこで次に、Opsinamideを投与した５日齢幼生の体色変化を測定したところ、500 nmの緑色光に対する光応答が有意に減弱した。これらの結果から、２種類のOpn4遺伝子のいずれかが体色変化の光制御に関与することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、体色変化測定装置を改良した上で、視細胞欠損実験やメラノプシン阻害剤投与実験を遂行した。その結果、５日齢幼生の背地適応型の体色変化を光制御する仮想的な２種類の光受容分子（P416とP470）の候補を絞り込むことができた。このことは本研究において非常に大きな進展である。特に視細胞に存在することが示唆されたP416は、青色感受性の錐体視物質である可能性が高い。私どもの研究により、錐体特異的な転写因子Six7のKO個体においては、この視物質の発現が減弱することがわかった（Proc. R. Soc. B 誌, 2015）。今後はこのSix7 KO個体を用いた体色変化測定も併せて行い、P416の分子実体に迫る予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度、体色変化を光制御するP416とP470の候補をある程度まで絞り込むことができたので、次年度はこれらの候補遺伝子のKO系統をCRISPR/Cas9法により樹立する。これらのKO個体の体色変化測定を行い、P416とP470の分子実体に迫る。
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| Causes of Carryover |
本年度は当初計画の通り「測定システムの改良」を行ったが、その一環として測定システムの増設を進めた。しかしながら、測定システムを構成する一部の装置について、（供給の問題から）年度内に納品される見込みがたたなくなったため、その購入に充てる費用を次年度使用することにした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
測定システムを構成する装置の購入に充てる。
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