2013 Fiscal Year Research-status Report
非視覚性の光受容ニューロンにおけるオプシンの機能分化と新たな光シグナリング経路
| Project/Area Number |
24657052
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
小島 大輔 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (60376530)
|
|---|
| Keywords | 神経科学 / シグナル伝達 / 光生物学 / 網膜 / 概日時計 / オプシン / OPN4 / ipRGC |
|---|
| Research Abstract |
交付申請書に記載の研究実施計画に沿って研究を遂行し、以下の成果を得た。
概日時計を明暗サイクルに同調させる「概日光受容」は、様々な動物において見出される普遍的な機能である。哺乳類の概日光受容は網膜の光感受性神経節細胞ipRGCが担うが、私共のこれまでの研究成果から、ipRGCの光受容蛋白質OPN4が新たなシグナル伝達経路を駆動する可能性が浮かび上がってきた。本年度はまず培養細胞を用いたモデル実験系において薬理学的実験を行ったところ、この新規シグナル伝達経路が既知のOPN4シグナリング経路とは独立に作動することが示唆された。さらにこのシグナル伝達経路を個体レベルで解析するため、マウスOpn4遺伝子プロモーター制御とCre/loxPシステムを利用して、(1) 前年度この経路に関与することが示唆されたG蛋白質サブタイプをipRGC特異的にノックアウトする組換えマウス、(2) このシグナル伝達経路の応答を検出する発光レポータ遺伝子をipRGC特異的かつ高効率で発現するトランスジェニックマウス、の作成を進めた。一方、多くの脊椎動物は２種類のOpn4重複遺伝子（Opn4-1およびOpn4-2）をもつが、哺乳類は例外的にこのうち片方（Opn4-1）を失っている。Opn4重複遺伝子の機能分化がどのような生物学的意義を持つのかを検証するため、組換え酵素Cre存在下でニワトリcOpn4-1もしくはcOpn4-2遺伝子を発現するトランスジェニックマウス（cOpn4-1 TgおよびcOpn4-2 Tg）系統を樹立した。現在これらの系統を、ipRGC特異的にCreを発現する組換え系統との交配を行い、ipRGC特異的にcOpn4-1もしくはcOpn4-2を発現するマウスの作成を進めている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
培養細胞を用いたシグナリング解析や、候補G蛋白質サブタイプのipRGC特異的ノックアウトマウスの作成は順調に進んだ。ただし、新規OPN4シグナリング経路を介した光応答を検出する発光レポータ発現マウスの作成、ならびにipRGC特異的にニワトリcOpn4-1もしくはcOpn4-2遺伝子を発現するトランスジェニックマウスの作成に、想定以上の時間を要したため、これらのマウスを用いた解析が完了しなかった。これら未完了部分の解析は、期間延長して翌年度に続行することにした。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成２５年度までに完了しなかった下記の研究項目を遂行する。
これまでに作製した、候補G蛋白質サブタイプのipRGC特異的なノックアウトマウスと、発光レポータマウスとを交配する。このマウスから網膜を単離して発光イメージングによる光応答解析を行うことにより、ipRGC光応答における新規OPN4シグナル伝達経路の重要性を検証する。また、候補G蛋白質サブタイプのipRGC特異的なノックアウトマウスを用いて行動リズムの光同調や瞳孔の対光反射を比較解析し、新規OPN4シグナル伝達経路が個体レベルの生理現象においてどのような役割を果たすのかを調べる。一方、これまでに作製したcOpn4-1 TgマウスもしくはcOpn4-2 Tgマウスと、OPN4-KOマウスとを交配させることにより、ipRGCにニワトリcOpn4-1もしくはcOpn4-1のみを相補的に発現させる。これらのマウスから網膜を単離してipRGCの光応答を解析すると共に、マウス個体の行動リズム解析を行う。野生型マウスとの比較解析により、哺乳類が「なぜOpn4-1を失いOpn4-2を残したのか」という進化学的な重要問題を検証する。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度に、4種類の遺伝子組換え（Tg）マウスを外注で作製し、これらを別のTgマウスと交配して、単一細胞レベルでの光応答解析や個体レベルでの行動解析を行う予定であった。しかし、外注したTgマウスの作成に想定以上の時間を要したことにより、これらのTgマウスを用いた交配や解析が遅延しているため、次年度使用額が生じた。
「今後の研究の推進方策」欄に記した計画を完了させるため、期間延長した助成金は主として物品費に充当する。
|
