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2022 Fiscal Year Annual Research Report

造礁サンゴの幼生におけるオプシンを介した光受容と光応答的な遊泳のメカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 20J01841
Research InstitutionOsaka Metropolitan University

Principal Investigator

酒井 祐輔  大阪公立大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2023-03-31
Keywordsオプシン / サンゴ / 光受容 / 刺胞動物
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、ウスエダミドリイシ(Acropora tenuis)がもつオプシン類について、その光受容タンパク質としての分子特性を明らかにし、幼生の光応答行動や光に応じた産卵といった様々な生理機能への関与を明らかにすることを目的としている。当該年度は、前年度までに同定・クローニングをした複数のオプシンについて、詳細な分子特性の解析を進めた。まずは、昨年度に引き続き花虫綱特異的な”ASO_II”とよばれるグループに属するオプシンについて、可視光受容に必要な対イオンに着目した実験を進めた。このグループは、他の動物オプシンに保存的な対イオンとして機能するグルタミン酸残基(Glu94, Glu113, Glu292のいずれか)をもっておらず、その可視光受容メカニズムは不明であった。対象オプシンの野生型と部位特異的変異体を培養細胞で発現させ、抽出・精製したタンパク質の分光学的解析を行なった。一連の実験により、可視光受容に寄与するアミノ酸残基の同定など、ASO_IIにおける可視光受容メカニズムの一端を明らかにした。その他にも、既知の動物オプシンで見られないサンゴオプシンに特徴的な分子特性(分光学的特性および光依存的な細胞内二次メッセンジャー応答)を複数発見した。これらの結果は、光によるサンゴの生理機能制御を解明する足がかりとなるだけでなく、細胞機能を光で操作する光遺伝学ツール開発の萌芽にもなりうる。一方、昨年度までは新型コロナウイルス感染症の拡大の影響でサンゴ産卵期の採集調査を中止せざるを得ず、サンゴ幼生を用いた行動実験については実施できていなかった。今年度は採用期間中ではじめて幼生を用いた行動実験を実施し、採集したプラヌラ幼生個体が刺激光の波長依存的に行動を変えることを発見するなど一定の結果を得ることに成功した。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Multiple opsins in a reef-building coral, Acropora millepora2023

    • Author(s)
      Benjamin M. Mason, Mitsumasa Koyanagi, Tomohiro Sugihara, Makoto Iwasaki, Vladlen Slepak, David J. Miller, Yusuke Sakai, Akihisa Terakita
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Pages: 1628

    • DOI

      10.1038/s41598-023-28476-5

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation of spectroscopic properties and spectral tuning of anthozoan opsins in a reef-building coral.2022

    • Author(s)
      Sakai, Y., M. Koyanagi, A. Terakita.
    • Organizer
      19th International Conference on Retinal Proteins (ICRP2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 造礁サンゴで発現する花虫綱特異的オプシンの分子特性解析2022

    • 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] 造礁サンゴで発現する花虫綱特異的オプシンの吸収波長特性2022

    • Author(s)
      酒井祐輔、小柳光正、寺北明久
    • Organizer
      第22回 日本光生物学協会年会
  • [Presentation] 造礁サンゴで発現する花虫綱特異的オプシンにおける吸収スペクトルの制御メカニズムの解析2022

    • Author(s)
      酒井祐輔、小柳光正、寺北明久
    • Organizer
      第93回日本動物学会早稲田大会
  • [Presentation] Investigation of spectral properties and spectral tuning mechanisms of anthozoan-specific opsins from a reef-building coral2022

    • Author(s)
      酒井祐輔・小柳光正・寺北明久
    • Organizer
      日本生物物理学会第60回年会
  • [Presentation] Investigation of spectroscopic properties and spectral tuning of anthozoan opsins in a reef-building coral.2022

    • Author(s)
      Sakai, Y., M. Koyanagi, A. Terakita.
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第44回大会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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