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2014 Fiscal Year Annual Research Report

桿体と錐体の機能と細胞構築を特徴づける分子基盤

Research Project

Project/Area Number 23227002
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

河村 悟  大阪大学, 生命機能研究科, 招へい教授 (80138122)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2016-03-31
Keywords桿体 / 錐体 / 視物質 / アレスチン / 脱リン酸化 / レチノール / ミトコンドリア / 外節
Outline of Annual Research Achievements

1.桿体と錐体の視物質では光を吸収した11-シスレチナールがオールトランス型へと異性化し、活性型視物質(R*)が形成される。R*はその都度不活性化されたのちオールトランスレチナールが遊離し、新たに11-シスレチナールを結合して視物質として再生される。この再生機構について検討した。
(1) R*はまずリン酸化されて(R*-Pと表記)不活性化し、次いでアレスチンが結合して完全に不活性化するとされている。解析の結果、アレスチンはR*-Pのみならず、R*にも一過的に結合しR*を不活性化すること、しかしR*-Pへの結合はより持続的であること、桿体に比べ錐体ではR*およびR*-Pへのアレスチンの結合はより短時間であることが分かった。
(2) 視物質再生のためにR*-Pは脱リン酸化される。解析の結果、R*の脱リン酸化はアレスチン結合やオールトランスレチナールの解離とは無関係に、定常的に行われること、また、脱リン酸化活性は桿体に比べ錐体の方が3倍程度高いこと、が分かった。
(3) 錐体には11-シスレチノールを11-シスレチナールに酸化する酵素活性が存在するので錐体では11-シスレチノールでも視物質の再生が起こる。既に、この反応は11-シスレチノールと長鎖アルデヒドとの酸化-還元共役型の反応(AL-OL 反応)によることを示唆しているが、その反応の一部をRDH13Lが担うことが分かった。しかしRDH13Lは部分的にしか寄与しないのでAL-OL 反応は複数の酵素によって進行している可能性が高い。
2.桿体と錐体の形態、および、細胞生物学的差異をもたらすための仕組みについて検討した。これまでの私たちの研究によれば、ES1とNDRG1の一部は錐体特異的に発現している。そこで、これら蛋白質の錐体での機能について検討した。その結果、ES1は錐体特異的な巨大ミトコンドリア形成に寄与していること、また、NDRG1一般は正常な外節形成に寄与していることが明らかになった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 5 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] ES1 is a mitochondrial enlarging factor contributing to form mega-mitochondria in zebrafish cones.2016

    • Author(s)
      Masuda, T, Wada, Y. and Kawamura, S.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Pages: 無

    • DOI

      10.1038/srep22360

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 桿体視物質・錐体視物質 - - 桿体視と錐体視の機能的差異をもたらすGPCR2016

    • Author(s)
      河村 悟、橘木修志
    • Journal Title

      医学のあゆみ

      Volume: 256 Pages: 461-468

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dephosphorylation during bleach and regeneration of visual pigment in carp rod and cone membranes.2015

    • Author(s)
      Yamaoka, H., Tachibanaki, S., and Kawamura, S.
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 290 Pages: 24381-24390

    • DOI

      10.1074/jbc.M115.674101

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 錐体特異的な視物質再生に寄与するAldehyde-Alcohol Redox Coupling Reaction(AL-OL反応)2015

    • Author(s)
      佐藤慎哉、河村 悟
    • Journal Title

      生物物理

      Volume: 55 Pages: 200-202

    • DOI

      10.2142/biophys.55.200

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Phosphorylation-independent suppression of light-activated visual pigment by arrestin in carp rods and cones.2015

    • Author(s)
      Tomizuka, J., Tachibanaki, S., and Kawamura, S.
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 290 Pages: 9399-9411

    • DOI

      doi: 10.1074/jbc.M114.634543

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] RDH13L, an enzyme responsible for the aldehyde-alcohol redox coupling reaction (AL-OL coupling reaction) to supply 11-cis retinal in the carp cone retinoid cycle.2015

    • Author(s)
      Sato, S., Miyazono, S., Tachibanaki, S. and Kawamura, S.
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 290 Pages: 2983-2992

    • DOI

      doi: 10.1074/jbc.M114.629162

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Difference in the gain in the phototransduction cascade between rods and cones in carp.2014

    • Author(s)
      Kawakami, N. and Kawamura, S.
    • Journal Title

      Journal of Neuroscience

      Volume: 34 Pages: 14682-14686

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.3389-14.2014

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Molecular Mechanisms underlying the Differences of Our Vision in the light and in the dark2015

    • Author(s)
      Satoru Kawamura
    • Organizer
      The 7th Asia & Oceania Conference on Photobiology 2015
    • Place of Presentation
      Taipei (Taiwan)
    • Year and Date
      2015-11-16 – 2015-11-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 桿体・錐体視細胞外節に発現している蛋白質の比較解析の試み2015

    • Author(s)
      深川 貴志、橘木 修志、河村 悟
    • Organizer
      第86回日本動物学会大会
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      2015-09-19 – 2015-09-19
  • [Presentation] 表面プラズモン共鳴法によるコイcGMP ホスホジエステラーゼ活性化反応の解析2015

    • Author(s)
      淺野 禎三、橘木 修志、河村 悟
    • Organizer
      第86回日本動物学会大会
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター (新潟市)
    • Year and Date
      2015-09-19 – 2015-09-19
  • [Presentation] Does MetaII correspond to R*, the bleaching intermediate activating trnasducin?2015

    • Author(s)
      Shuji Tachibanaki, Ryota Kumakura, Hwei-Ee Tang, Yoichiro Fukunaga, Satoru Kawamura
    • Organizer
      第53回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス (金沢市)
    • Year and Date
      2015-09-15 – 2015-09-15
  • [Presentation] Rods and cones; Molecular bases of their functional differences.2015

    • Author(s)
      Satoru Kawamura
    • Organizer
      International Symposium in Osaka: Sensory Transduction
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス基礎工学研究科シグマホール (豊中市)
    • Year and Date
      2015-03-20 – 2015-03-20
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Molecular bases of the functional difference between rods and cones.2015

    • Author(s)
      Satoru Kawamura
    • Organizer
      The Research Organization of Science and Technology, Ritsumeikan University, 20th Anniversary Symposium: Vision and Mind
    • Place of Presentation
      立命館大学草津キャンパス、ロームプラザ (滋賀県・草津市)
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] AL-OL coupling reaction, a possible mechanism of visual pigment regeneration in carp cones.2014

    • Author(s)
      Shinya Sato, Sadaharu Miyazono, Shuji Tachibanaki, Satoru Kawamura
    • Organizer
      16th International Conference on Retinal Proteins
    • Place of Presentation
      長浜ロイヤルホテル (滋賀県・長浜市)
    • Year and Date
      2014-10-09 – 2014-10-09
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Different efficiencies of enzymatic reactions in the phototransduction cascade between carp rods and cones.2014

    • Author(s)
      Shuji Tachibanaki, Naoto Kawakami, Yuki Koshitani, Satoru Kawamura
    • Organizer
      16th International Conference on Retinal Proteins
    • Place of Presentation
      長浜ロイヤルホテル (滋賀県・長浜市)
    • Year and Date
      2014-10-07 – 2014-10-07
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Functional analysis of zebrafish orthologs of mammalian NDRG1 protein in photoreceptors.(哺乳類NDRG1のゼブラフィッシュ相同蛋白質の視細胞における機能解析)2014

    • Author(s)
      Shimpei Takita, Yasutaka Wada, Satoru Kawamura
    • Organizer
      日本生物物理学会第52回年会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-27 – 2014-09-27
  • [Presentation] Identical visual pigment dephosphorylation rates in various pigment states. (視物質の状態によらない視物質の脱リン酸化速度)2014

    • Author(s)
      Hiromi Yamaoka, Shuji Tachibanaki, Satoru Kawamura
    • Organizer
      日本生物物理学会第52回年会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-27 – 2014-09-27
  • [Presentation] アレスチンによる視物質リン酸化非依存的な視物質活性の抑制 (Pigment phosphorylation-independent suppression of light-activated visual pigment by arrestin)2014

    • Author(s)
      富塚順子、橘木修志、松川(嶋内)淑恵、河村悟
    • Organizer
      日本動物学会第85回大会
    • Place of Presentation
      東北大学川内北キャンパス (仙台市)
    • Year and Date
      2014-09-13 – 2014-09-13
  • [Presentation] 桿体・錐体視細胞の外節膜に発現している蛋白質の比較2014

    • Author(s)
      深川 貴志、橘木 修志、河村 悟
    • Organizer
      日本動物学会近畿支部研究発表会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学新在家キャンパス (姫路市)
    • Year and Date
      2014-05-10 – 2014-05-10
  • [Presentation] 哺乳類NDRG1のゼブラフィッシュ相同蛋白質の視細胞における機能解析2014

    • Author(s)
      瀧田真平、和田恭高、河村 悟
    • Organizer
      日本動物学会近畿支部研究発表会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学新在家キャンパス (姫路市)
    • Year and Date
      2014-05-10 – 2014-05-10
  • [Book] 光と生命の事典2016

    • Author(s)
      河村 悟
    • Total Pages
      422
    • Publisher
      朝倉書店
  • [Remarks] 河村研究室ホームページ

    • URL

      http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/~kawamura/index2.htm

URL: 

Published: 2017-01-06  

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