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2021 Fiscal Year Annual Research Report

機能未知光受容タンパク質に着目した脊椎動物の脳内光受容とその多様性の解明

Research Project

Project/Area Number 18H02482
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

小柳 光正  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (30379276)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords光生物学 / 眼外光受容 / ロドプシン / GPCR
Outline of Annual Research Achievements

近年、多様な動物の脳において、光受容タンパク質様遺伝子が発現していることが報告され、動物の脳における未知の光利用の可能性に注目が集まっている。しかしながら、それらの遺伝子が真に光受容体として機能する証拠がなかったために、脳内光受容が関わる生理機能の解析は立ち遅れていた。近年私たちは、昆虫や脊椎動物(魚類、鳥類)において、同遺伝子産物が光受容体として機能することを明らかにした。
そこで本研究では、脊椎動物の機能未知脳内光受容に関して、分子・神経基盤および生理的役割の解明とそれらの進化・多様性を明らかにすることを目指し、脳内光受容タンパク質を起点とした研究を展開している。その結果、2021年度は以下の研究成果を得た。

・昨年度、初めて光受容体の構成に成功した哺乳類の脳内光受容タンパク質について、培養細胞系を用いたアッセイを行た結果、既知のGPCRシグナリングのいずれについても光依存的な活性化は検出されなかった。一方で、同様の解析において、魚類のホモログでは光依存的な活性化が見られたことから、哺乳類と魚類との間に、脳内光受容タンパク質の分子特性に違いがあることが示唆された。
・魚類と哺乳類の脳内光受容タンパク質の分子特性の違いを進化的に理解するために、爬虫類の脳内光受容タンパク質についても分子特性の解析を行ったところ、爬虫類ホモログについても光受容能が確認され、また、爬虫類において、脳内光受容タンパク質の種特異的な波長感受性の多様性が見出された。
・複数種の哺乳類の脳内光受容タンパク質について特異的抗体を作製し、免疫組織学的解析を行った。その結果、それぞれの哺乳類における脳内光受容タンパク質の発現分布を明らかにし、哺乳類の脳内光受容が関わる生理機能を理解する上で重要な知見を得た。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (25 results)

All 2021 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (19 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] The University of Manchester(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      The University of Manchester
  • [Int'l Joint Research] Paul Scherrer Institute(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      Paul Scherrer Institute
  • [Int'l Joint Research] Institut de la Vision(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Institut de la Vision
  • [Int'l Joint Research] The University of Toledo(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      The University of Toledo
  • [Journal Article] Insights into the evolutionary origin of the pineal color discrimination mechanism from the river lamprey2021

    • Author(s)
      Wada Seiji、Kawano-Yamashita Emi、Sugihara Tomohiro、Tamotsu Satoshi、Koyanagi Mitsumasa、Terakita Akihisa
    • Journal Title

      BMC Biology

      Volume: 19 Pages: 188

    • DOI

      10.1186/s12915-021-01121-1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 非視覚オプシンの解析のための選択的活性化法の開発2021

    • Author(s)
      岩崎 誠, 和田清二, 永田崇, 杉原智博, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会 近畿支部 研究発表会
  • [Presentation] 造礁サンゴがもつ多様なオプシン類の光受容特性の解析2021

    • Author(s)
      酒井祐輔, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会 近畿支部 研究発表会
  • [Presentation] 有袋類の非視覚オプシンに着目した哺乳類の光受容の変遷2021

    • Author(s)
      小柳光正, 高草大悟, 清成寛
    • Organizer
      日本進化学会第23回東京大会
  • [Presentation] 深海での光受容に特化したジンベエザメの視覚2021

    • Author(s)
      山口和晃, 小柳光正, 佐藤圭一, 寺北明久, 工樂樹洋
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] オプシン欠損変異体を用いたゼブラフィッシュ松果体光応答の解析2021

    • Author(s)
      和田清二, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] 原始的な多細胞動物に存在するオプシン様GPCRの解析2021

    • Author(s)
      髙橋直樹, 寺北明久, 小柳光正
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] 非視覚オプシンゼブラフィッシュOpn3のGタンパク質活性化能の解析2021

    • Author(s)
      白田泰士, 杉原智博, 永田崇, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ網膜におけるメラノプシン発現水平細胞の光に対する応答の解析2021

    • Author(s)
      真野桃歌, 和田清二, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] ハエトリグモのユニークな奥行き知覚メカニズムを支えるロドプシンの吸収極大波長制御機構の解析????2021

    • Author(s)
      佐藤龍, 永田崇, 寺北明久, 小柳光正
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] 哺乳類の非視覚オプシンOpn3の分子特性の解析2021

    • Author(s)
      高草大悟, 杉原智博, 寺北明久, 小柳光正
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] 松果体オプシン、パラピノプシン変異ゼブラフィッシュを用いた光依存的な行動の解析2021

    • Author(s)
      山本悠貴, 斉藤智香, 和田清二, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] 造礁性のウスエダミドリイシがもつ多様なオプシン類の光受容特性の解析.2021

    • Author(s)
      酒井祐輔, 塚本寿夫, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] Five opsins sensitive to blue to green lights are co-expressed in the eye photoreceptors of the terrestrial slug Limax2021

    • Author(s)
      Ryota Matsuo, Mitsumasa Koyanagi, Tomohiro Sugihara, Yuko Matsuo, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Presentation] Transmission of light information generated in the pineal organ to the midbrain in zebrafish.2021

    • Author(s)
      Seiji Wada, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Presentation] Molecular roperties of opsin-like GPCRs identified in a primitive multicellular animal2021

    • Author(s)
      Naoki Takahashi, Akihisa Terakita, Mitsumasa Koyanagi
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Presentation] Comparative investigation of G protein activation ability of a non-visual opsin, zebrafish Opn32021

    • Author(s)
      Taishi Shirata, Tomohiro Sugihara, Takashi Nagata, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Presentation] A possible regulation of cone light responses by melanopsin distributed to horizontal cells in the larval zebrafish2021

    • Author(s)
      Momoka Mano, Seiji Wada, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Presentation] Toward detection of neural activity changes in the zebrafish brain derived from extraocular photoreceptions.2021

    • Author(s)
      Yuya Namikoshi, Seiji Wada, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Presentation] Spectroscopic characterization of anthozoa-specific opsins found in a reef-building coral.2021

    • Author(s)
      Yusuke Sakai, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Remarks] 大阪公立大学大学院理学研究科生物学専攻 分子生理学研究室

    • URL

      https://www.omu.ac.jp/sci/biol-mphys/

URL: 

Published: 2022-12-28  

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