2018 Fiscal Year Research-status Report
Identification of physiological function of reverse photoreceptor, Opn5L1
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17K15159
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
佐藤 恵太 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (80725622)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光受容 / ピノプシン / オプシン / 非視覚性光受容 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光受容タンパク質ピノプシンは、Opn5L1と同様に脊椎動物が持つ非視覚性の光受容タンパク質の一種である。これは鳥類を含む爬虫綱の動物において特に松果体に特異的に発現することが知られている。ピノプシンの遺伝子は、哺乳類や硬骨魚類のゲノムから失われており、基本的には一部の脊椎動物の松果体における光受容を担うものと考えられてきた。動物の非視覚性光受容の機能解析プロジェクトの1つとして今年度、ピノプシンの解析を行った。
種々の条鰭綱魚類(ガー、チョウザメ、ポリプテルス)や軟骨魚類(トラザメ)、無尾両生類(カエル)の網膜を分子組織学的に解析し、これらの動物においてはピノプシンが松果体のみならず、網膜の視細胞にも発現し、特に一部の桿体視細胞の外節に発現していることを示した。過去の報告においてピノプシンは視物質と同様にトランスデューシン（視細胞で特異的に働くGタンパク質）を活性化することが示されているため、ピノプシンは桿体視細胞外節において視物質と同様に機能するものと考えられた。そこでピノプシンの分子特性（熱活性化頻度・熱安定性）を解析したところ、その性質は明るいところで働く錐体視物質と比較して、暗いところで働くロドプシンに近いことを示した。さらに分子系統解析を行うと、分子進化の過程でピノプシンはロドプシンに先んじて現れていることがほぼ確実であることがわかり、ピノプシンは脊椎動物における初期型の薄明視視物質である可能性が示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
特定の光受容タンパク質を発現する細胞の機能を解析するため、トレーサーとして機能する遺伝子(小麦胚芽凝集素・ニトロ還元酵素など)をノックインした、もしくはトランスジェニックしたメダカの作出を試みている。既報に従い、Cas9 mRNA(もしくはタンパク質)、ガイドRNA、ノックインドナー(プラスミドもしくは一本鎖オリゴヌクレオチド)のメダカ胚への顕微注入によるゲノム編集を行っているが、現在のところ成功していない。一方、同様にCrispr/Cas9を用いたノックアウトメダカの作出は進行しており、非視覚光受容タンパク質の遺伝子(Opn5L1、Opn5m、Opn3)をノックアウトしたメダカ系統を作出し、確立した。これらの遺伝子が神経系のどの領域で発現しているかについてもmRNAレベルでの解析が終了し、今後解析を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
いくつかの光受容タンパク質の遺伝子をノックアウトしたメダカ系統を作出し、確立したため、これらのノックアウトメダカを用いた遺伝子の機能解析を行う。
各遺伝子の発現領域、及び大まかな分子特性(吸収波長や活性化するGタンパク質のサブタイプなど)は既に解析済みであるため、それらのデータに基づき、研究を進行させる。
また、実験条件を見直しながら、ノックイン・トランスジェニックメダカの作成についても行う。
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[Journal Article] Pinopsin evolved as the ancestral dim-light visual opsin in vertebrates2018
Author(s)
Keita Sato, Takahiro Yamashita, Keiichi Kojima, Kazumi Sakai, Yuki Matsutani, Masataka Yanagawa, Yumiko Yamano, Akimori Wada, Naoyuki Iwabe, Hideyo Ohuchi, Yoshinori Shichida
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Journal Title
Communications Biology
Volume: 1
Pages: 156
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Vertebrate photoreceptor, Opn5L1, is the newcomer of opsin acting as a reverse and self-regenerating photoreceptor2018
Author(s)
Keita Sato, Takahiro Yamashita, Hideyo Ohuchi, Atsuko Takeuchi, Hitoshi Gotoh, Katsuhiko Ono, Misao Mizuno, Yasuhisa Mizutani, Sayuri Tomonari, Kasumi Sakai, Yasushi Imamoto, Akimori Wada, Yoshinori Shichida
Organizer
第56回日本生物物理学会年会
Invited
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