2022 Fiscal Year Research-status Report
動物の環境応答行動を制御する光センシング機構とその個体成長での転換
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19K06758
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小島 大輔 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60376530)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光受容 / ゼブラフィッシュ / 体色変化 / 網膜 / オプシン / 背地適応 / ノックアウト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の環境応答行動の光制御メカニズムと、その個体成長過程における転換様式を明らかにするため、真骨魚類ゼブラフィッシュをモデルとして次のように研究を進めた。
動物の光環境応答の一つ「背地適応」の光制御には少なくとも２種類の光受容分子P416とP470が関与し、P416は視細胞、P470は視細胞以外の網膜ニューロンに存在する。P416を同定するため、青錐体オプシンKO系統に加え、緑錐体オプシンやUV錐体オプシンの発現がそれぞれ大きく減弱する変異系統を作製・入手して体色変化解析を行ったが、いずれの系統でも背地適応に異常は見られないことがわかった。一方、P470の候補として5種類のメラノプシン遺伝子の単一ノックアウト（KO）系統を樹立し、体色変化解析を行ったところ、この中の一つのKO系統が緑色光に対して感度低下を示した。そこで、他のメラノプシンKO系統との二重変異体を系統的に作製したところ、ある組合せではさらに大きな異常が見られることが明らかになった。今後はこの二重変異体に着目して研究を進める。
前項のメラノプシン遺伝子を発現する細胞の光応答性を検証するため、そのプロモータ領域にCaレポータ遺伝子を直接つないだBACコンストラクトを作製した。これを用いて組換え系統の樹立を試みたが、このレポータ遺伝子を特異的に発現する系統を得ることはできなかった。今後は方法を切換えて系統作製を進める。
ゼブラフィッシュの体色変化は成長過程で転換し、転換前の２日齢幼生では光依存的な黒色化を示す。前年度までに、黒色化の光作用スペクトルを決定し、黒色化を制御する光受容分子候補の一部についてKO系統を作製・入手した。これらの単一KO系統はいずれも黒色化に異常が見られなかったため、いくつかの二重変異系統を作製して体色変化を測定した。これらの二重変異系統では、野生型との有意な差は検出されなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題は以下の４つの研究項目からなる：(1) 背地適応を制御する光受容分子の同定、(2) 背地適応を制御するオプシン発現細胞の同定と光応答性の検証、(3) 背地適応を制御する光受容システムの神経回路、(4) 幼生型体色変化を光制御する光受容分子の同定。研究実績の概要に記載したように、本年度はこのうち (1) (2) (4) の3項目において計画を進め、特に (1) においては大きな進展が見られた。また、(2) と (4) では特段の成果はまだ得られていないが、変異系統の作製などを着実に進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、本年度までに完了していない部分について引き続き研究をすすめる。とくに、背地適応を制御する光受容分子・光受容細胞が複数見つかっていることは本研究の大きな成果であるので、これらが構成する神経回路を明らかにするため、組換え系統を樹立して詳細な解析を行う。
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| Causes of Carryover |
これまでのCoViD-19感染拡大の結果、全体的に計画の進行が後ろ倒しになっていたが、研究計画完了まであと少しのところまで到達している。残りの計画を次年度に進め、また、これまでに得られた成果を次年度にとりまとめて発表する。これらの研究遂行のための物品購入や人件費、ならびに成果発表にかかる相当額を次年度に使用する予定である。
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