2022 Fiscal Year Annual Research 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 / 下垂体 / 内分泌 / オプシン / メラノサイト刺激ホルモン / 魚類 / ホルモン / 非視覚光受容 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
下垂体は脊椎動物が持つ主要な内分泌器官である。小型魚類のメダカでは、下垂体のホルモン産生細胞のうち、プロラクチン細胞、甲状腺刺激ホルモン産生細胞、メラノサイト刺激ホルモン(MSH)産生細胞がそれぞれ光受容タンパク質「オプシン」を発現する。本研究では、これらの細胞が本当に光を受容しているかどうか、そして光によって何をしているかを明らかにすることを目的に研究を行った。MSH産生細胞では、メダカが持つ複数のオプシン遺伝子のうち、紫外光に反応して活性化する「オプシン５」が発現する。MSH産生細胞で細胞内カルシウム濃度変化を検出できるようなメダカを作製し解析した結果、この細胞に紫外光が当たると、細胞内カルシウム濃度が上がることがわかった。この光応答は細胞を単離しても見られるため、他の細胞から間接的に光の情報を受け取っているのではなく、その細胞自身が光感受性であることがわかった。またメダカから下垂体だけを取り出すと、ここからは定常的にMSHが放出されており、その量が紫外光を当てることで増加することを発見した。さらに、メダカの遺伝子を操作してオプシン５が機能しないようにすると、野生型で見られた光による下垂体MSH産生細胞のカルシウム上昇も、MSHの放出量増加もどちらも見られなくなった。これは、MSH産生細胞がオプシン５によって光を感じて細胞内カルシウム濃度を上げることで、MSHの放出量を調整していることを強く示唆している。こうして下垂体の直接の光受容によって調節されたMSHが、全身においてどのような影響をもたらすか現在検証中である。
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