2021 Fiscal Year Research-status Report
Molecular mechanism of photoreception in the fish pituitary
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20K08885
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
佐藤 恵太 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (80725622)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神田 真司 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (50634284)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光受容 / 魚類 / 内分泌 / 下垂体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メダカ下垂体メラノサイト刺激ホルモン産生細胞には紫外光感受性タンパク質Opn5mが発現する。Opn5mノックアウトメダカと野生型メダカからそれぞれ下垂体を単離し、人工脳脊髄液中で光を照射する実験を行った。結果、野生型で見られる紫外光依存的なMSHの放出がOpn5mノックアウトメダカの下垂体では消失しており、メダカ下垂体における紫外光受容によるMSHの放出がOpn5mの働きによるものであることが明らかとなった。
青色光感受性タンパク質であるOpn3はメダカ下垂体のプロラクチン産生細胞とTSH産生細胞に発現する。プロラクチン(PRL)産生細胞に特異的にカルシウム感受性蛍光タンパク質GCaMPが発現するトランスジェニックメダカを作出し、解析を開始した。
メッセンジャーRNAの局在を組織学的な手法で多重染色して観察することにより、メダカ下垂体において光受容タンパク質の一種であるOpn5L1cが発現する細胞は、副腎皮質刺激ホルモン、成長ホルモン、甲状腺刺激ホルモン、PRL、MSH、黄体形成ホルモン(LH)、卵胞刺激ホルモン(FSH)を産生する細胞のいずれでもないことを確認した。
ホルモン産生細胞の光制御技術の開発のため、マウス下垂体LH/FSH産生細胞由来の細胞株であるLbT2を用いた実験を開始した。LbT2へメダカOpn5mとカルシウム感受性発光タンパク質イクオリンを遺伝子導入し、紫外光によって細胞内カルシウム濃度が上昇することを確認した。
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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
Opn5mノックアウトメダカを用いた実験を行うことで、メダカの下垂体が実際Opn5mの光受容によってホルモン放出を行っていることを明らかにすることに成功している。プロラクチン産生細胞特異的にGCaMPを発現するトランスジェニックメダカの作出により、メダカ下垂体におけるOpn3光受容能の解析の進展が期待される。Opn5L1cについて、ホルモン産生細胞ではない細胞集団に発現している可能性が高いと考えられる結果を得た。LbT2の実験から、もともと光受容能力を持たないホルモン産生細胞に光受容タンパク質の遺伝子を導入することで、内分泌機能を光操作できる可能性が高いことを示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
プロラクチン(PRL)産生細胞特異的にGCaMPを発現するトランスジェニックメダカを用いることで、PRL産生細胞の光を含む刺激に対する応答を解析する。メダカOpn5L1cが発現する細胞の実体を明らかにするため、ホルモン遺伝子以外の下垂体細胞マーカー遺伝子(S100bなど)を用い、分子組織学的な解析を行う。LbT2細胞へ光受容タンパク質を遺伝子導入して光照射することでホルモンが放出されることを検証するため、培地からのLH/FSHの検出を行う。
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| Causes of Carryover |
計画通りに実験用のメダカの数を増やすことができず、予定していた回数よりも液体クロマトグラフ質量分析のため神戸薬科大学へ出張する回数が少なかったことと、イメージング実験用の消耗品未購入のため。次年度に質量分析実験・イメージング実験を行うために使用する。
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