Light-sensing mechanism regulating behavioral responses to environmental changes in animals and its developmental conversion

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06758
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: KOJIMA Daisuke 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60376530)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 光受容 / ゼブラフィッシュ / 体色変化 / 網膜 / オプシン / 錐体 / 松果体 / 転写制御

Outline of Final Research Achievements

This project aimed to understand molecular aspects of light-sensing mechanisms regulating animal behaviors, focusing on body color changes and their developmental conversion in larval zebrafish. We identified a group of photoreceptor molecules that control the adult-type body color change, and also characterized a spectral property of the putative photoreceptor molecule that controls the larval-type body color change. The present study further analyzed the functional diversification and differentiation of the photoreceptor cells, and identified a key molecule that controls the differentiation and specific gene expression of the retinal blue cone visual photoreceptor cells in zebrafish. We also identified a transcription factor which confers specific gene expression in the zebrafish pineal gland, a light-sensitive endocrine organ secreting a hormone that cause body color changes.

Free Research Field

動物の光感覚の分子メカニズム

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

環境刺激に応答して体の一部を変化させる「体色変化」は古くより多くの研究者の興味を惹き付けてきた研究課題であるが、その環境応答性の分子メカニズムは未だに謎が多い。また私たちが発見した「体色変化パターンのスイッチング」は、発生・成長における個体レベルの光応答性の転換という点で非常にユニークな現象である。本研究では、このスイッチング前後で光応答を制御する光センサー分子群を同定し、また、その波長特性を明らかにした。さらに、光センサー細胞の発生・分化に関わる転写因子群の同定にも成功した。今後本成果を発展させることにより、光応答性スイッチングのメカニズム解明へつながると期待される。