2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25251036
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
七田 芳則 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60127090)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 高廣 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (50378535)
今元 泰 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80263200)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 光受容 / オプシン / 機能多様性 / 分子メカニズム / モデル動物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
交付申請書に記載の実験計画にしたがって実験を行い、下記の結果を得た。
① Opn5L1は他の多くのオプシン類とは異なり、アゴニストであるall-trans-retinalと直接結合してGタンパク質を活性化するレチナール受容体であることがわかった。また、all-trans-retinalを結合したOpn5L1は可視部に吸収スペクトルを示すが、可視光を吸収すると、分子内のシステイン残基とレチナールが付加体を形成することがわかった。② 脊椎動物以外の新口動物のゲノムにもOpn5遺伝子を見いだすことができる。頭索動物や棘皮動物のOpn5のリコンビナント体の作製に成功し、これらは、脊椎動物のOpn5mやOpn5L2と同様に紫外光感受性の光受容体であることがわかった。以上のことから、新口動物のOpn5の祖先型は紫外光感受性であり、脊椎動物の中で分子特性が異なるサブタイプ（Opn5L1、Opn5n）に多様化したと考えられた。③ Opn5L1とOpn5nの生理機能を明らかにするために、遺伝子改変メダカの作製を試みた。ゲノム編集技術を用いて、Opn5L1遺伝子（３個）とOpn5n遺伝子（２個）をそれぞれノックアウトしたメダカを作製した。さらに、ダブル・トリプルノックアウトメダカを作製中である。④ Opn5グループと脊椎動物視覚オプシングループの多様化プロセスでは、共に可視光受容に重要なアミノ酸残基（対イオン）の変位が起こる。本年度は、脊椎動物視覚オプシングループの多様化プロセスの中間に位置すると考えられるホヤオプシンの解析を行った。その結果、ホヤオプシンには２つのグルタミン酸残基が対イオンとして機能するユニークなスペクトル制御システムが存在することがわかった。
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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
本年度は、脊椎動物の4つのOpn5サブグループのうち、特異な分子特性を示すOpn5L1の解析、および、新口動物におけるOpn5遺伝子の探索とリコンビナント体による分子特性解析を行った。その結果、Opn5L1については、オプシン類としては初めてレチナールの分子内アダクト形成の実験的証拠を得ることができた。また、測定した新口動物のOpn5がすべて紫外光感受性であったことから、Opn5の進化過程を考察することができた。また、Opn5のノックアウトメダカについての解析も進み、Opn5の機能の一端が明らかになってきた。さらに、Opn5グループと脊椎動物オプシングループとの多様化の違いについて、ホヤオプシンの解析から多様化の道筋を示すタンパク質部分の変化についての知見が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は本研究の最終年度となることから、Opn5グループそれぞれについての分子特性の比較解析を進めるとともに、それぞれのグループがどのような生理機能に関与しているかを、生体における発現部位の検討や、ノックアウトメダカの解析、さらに、機能発現に関与する後続の機能性タンパク質やホルモン物質の同定を進める。これらの実験を基礎として、脊椎動物で主に多様化しているOpn5の機能解明に迫りたい。また、Opn5と視覚オプシンの分子特性の違いに関与する分子構築を検討し、分子進化の観点から機能の多様化について考察したい。
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