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2016 Fiscal Year Annual Research Report

ハエトリグモの視覚・非視覚系に着目した動物のUV光利用の多様性の解析

Research Project

Project/Area Number 26291070
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

小柳 光正  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (30379276)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords生理学 / 光生物学 / 紫外光 / 感覚 / ロドプシン
Outline of Annual Research Achievements

多くの動物は、UV光を受容し、視覚や視覚以外の役割(非視覚)に利用している。本研究では、動物のUV光利用の多様性を知る目的で、視覚(主眼)・非視覚(後中眼)に機能分化した2種類の眼でUV光受容を行うハエトリグモに着目し、分子基盤の解析を起点として、それぞれのUV光受容が関わる生理機能の解明を目指す。平成28年度は以下の研究成果を得た。

・これまで解析に用いていたハエトリグモとは別種のハエトリグモおよびハエトリグモとは網膜構造が異なるクモ類(カニグモやコモリグモ等)を多数種採取し、光受容タンパク質遺伝子のクローニング用のRNAおよび網膜構造の解析のために十分な組織を入手した。
・UV光受容の生理的役割の手がかりを得る目的で、複数のクモ類について、UV光受容タンパク質に加えて可視光受容タンパク質についても培養細胞発現系を用いた解析を行い、可視光受容タンパク質の吸収スペクトルの測定に成功した。また、光受容タンパク質の機能解析を行うための新しい解析系を確立した。この手法によって、組換え光受容タンパク質の調整が困難であるためにこれまで解析不能であった光受容タンパク質についても、吸収スペクトルや駆動する光情報伝達系を調べることが可能となった。
・網膜以外の組織で発現する新規非視覚光受容タンパク質について、培養細胞発現系を用いて吸収スペクトルを明らかにした。また、光受容の特性を知る目的で、光情報伝達に関与する他の分子についても解析を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究の基盤となる技術とリソースはすでに揃っており、UV光受容に関する実験については着実に進み、さらに、可視光受容の解析や他のクモ類への展開も順調である。

Strategy for Future Research Activity

別種のハエトリグモおよびハエトリグモ以外のクモ類の解析を精力的に進め、光受容タンパク質の分子特性と網膜構造との関連から、クモ類の光利用について、種あるいは生態の違いとの連関を調べる。また、UV光受容だけでなく、可視光受容についても同様の解析を進めることで、UV光受容の生理的役割と同時に、UV光受容と可視光受容との関わりあいを明らかにする。

Causes of Carryover

多様なクモ類の入手について、当初の計画よりも低コストで予想以上の成果が得られたために次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

光受容の分子基盤を起点とした解析を、当初の研究計画以上に得られた多種類のクモ類に対して展開し、より大規模・網羅的に「クモ類の光利用」と「種あるいは生態の違い」との連関を調べる。

  • Research Products

    (24 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Vertebrate Bistable Pigment Parapinopsin: Implications for Emergence of Visual Signaling and Neofunctionalization of Non-visual Pigment2017

    • Author(s)
      M. Koyanagi, E. Kawano-Yamashita, S. Wada, A. Terakita
    • Journal Title

      Frontiers in Ecology and Evolution

      Volume: 5 Pages: 23

    • DOI

      10.3389/fevo.2017.00023

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Absorption Characteristics of Vertebrate Non-Visual Opsin, Opn32016

    • Author(s)
      T. Sugihara, T. Nagata, B. Mason, M. Koyanagi, A. Terakita
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 11 Pages: e0161215

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0161215

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Light-dependent interaction of bistable opsin-based pigments with arrestin2017

    • Author(s)
      T. Nagata, M. Koyanagi, E. Kawano-Yamashita, R. Lucas, A. Terakita
    • Organizer
      8th OCARINA International Symposium
    • Place of Presentation
      大阪市立大学(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2017-03-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular and cellular mechanisms of the extraocular "color" discrimination in the lower vertebrates2017

    • Author(s)
      S. Wada, E. Kawano-Yamashita, S. Tamotsu, M. Koyanagi, A. Terakita
    • Organizer
      8th OCARINA International Symposium
    • Place of Presentation
      大阪市立大学(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2017-03-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular properties of vertebrate non-visual opsin, Opn32017

    • Author(s)
      T. Sugihara, T. Nagata, B. Mason, M. Koyanagi, A. Terakita
    • Organizer
      8th OCARINA International Symposium
    • Place of Presentation
      大阪市立大学(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2017-03-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation of optogenetic potentials of a non-visual opsin, Mosquito Opn32017

    • Author(s)
      B. Shen, M. Koyanagi, L. Sun, S. Wada, T. Nagata, S. Kamimura, E. Kage-Nakadai, A. Terakita
    • Organizer
      8th OCARINA International Symposium
    • Place of Presentation
      大阪市立大学(大阪府・大阪市)
    • Year and Date
      2017-03-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optogenetic potentials of bistable animal opsin-based pigments for regulating GPCR signalings2016

    • Author(s)
      小柳光正
    • Organizer
      第54回生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-26
    • Invited
  • [Presentation] Light-dependent association and dissociation of arrestin with bistable opsins2016

    • Author(s)
      永田崇、小柳光正、山下(川野)絵美、Robert Lucas、寺北明久
    • Organizer
      第54回生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • Year and Date
      2016-11-26
  • [Presentation] Potential of bistable pigments for optical control of cell signaling2016

    • Author(s)
      M. Koyanagi
    • Organizer
      22nd International Congress of Zoology & 87th meeting of Zoological Society of Japan
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県・宜野湾市)
    • Year and Date
      2016-11-18
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Spectral sensitivities and spectral tuning of butterfly long-wavelength-sensitive opsins2016

    • Author(s)
      M. Koyanagi, T. Saito, T. Sugihara, K. Arikawa, A. Terakita
    • Organizer
      22nd International Congress of Zoology & 87th meeting of Zoological Society of Japan
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県・宜野湾市)
    • Year and Date
      2016-11-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparative investigation of molecular basis of pineal wavelength discrimination in lower vertebrates2016

    • Author(s)
      S. Wada, E. Kawano-Yamashita, S. Tamotsu, M. Koyanagi, A. Terakita
    • Organizer
      22nd International Congress of Zoology & 87th meeting of Zoological Society of Japan
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県・宜野湾市)
    • Year and Date
      2016-11-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis of neural connection between pineal organ and some brain regions in zebrafish2016

    • Author(s)
      M. Kakiya, S. Wada, E. Kawano-Yamashita, M. Koyanagi, A. Terakita
    • Organizer
      22nd International Congress of Zoology & 87th meeting of Zoological Society of Japan
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県・宜野湾市)
    • Year and Date
      2016-11-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optical control of cell signaling using bistable animal opsin-based pigments2016

    • Author(s)
      M. Koyanagi
    • Organizer
      17th International Conference on Retinal Proteins
    • Place of Presentation
      Potsdam (Germany)
    • Year and Date
      2016-10-05
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Molecular characteristics of vertebrate non-visual opsin, Opn32016

    • Author(s)
      T. Sugihara, T. Nagata, B. Mason, M. Koyanagi, A. Terakita
    • Organizer
      17th International Conference on Retinal Proteins
    • Place of Presentation
      Potsdam (Germany)
    • Year and Date
      2016-10-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The molecular and cellular basis of the wavelength discrimination in the zebrafish pineal organ2016

    • Author(s)
      S. Wada, E. Kawano-Yamashita, S. Tamotsu, M. Koyanagi, A. Terakita
    • Organizer
      17th International Conference on Retinal Proteins
    • Place of Presentation
      Potsdam (Germany)
    • Year and Date
      2016-10-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spectral and biochemical characterization of mammalian melanopsins (Opn4s) and invertebrate Opn3 homologs2016

    • Author(s)
      H. Tsukamoto, Y. Kubo, D.L. Farrens, M. Koyanagi, A. Terakita, Y. Furutani
    • Organizer
      17th International Conference on Retinal Proteins
    • Place of Presentation
      Potsdam (Germany)
    • Year and Date
      2016-10-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 硬骨魚類松果体の波長依存的な拮抗反応に関わる光受容細胞の解析2016

    • Author(s)
      和田清二、山下(川野)絵美、保智己、小柳光正、寺北明久
    • Organizer
      第19回日本光生物学協会年会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2016-07-28
  • [Presentation] 脊椎動物が持つ非視覚オプシンOpn3の培養細胞での発現と分子特性の解析2016

    • Author(s)
      杉原智博、永田崇、Benjamin Mason、小柳光正、寺北明久
    • Organizer
      第19回日本光生物学協会年会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2016-07-28
  • [Presentation] ナミアゲハ赤感受性オプシンの吸収波長制御機構の解析2016

    • Author(s)
      小柳光正、斉藤智香、杉原智博、蟻川謙太郎、寺北明久
    • Organizer
      第19回日本光生物学協会年会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2016-07-28
  • [Presentation] 非視覚オプシンであるハマダラカOpn3の光遺伝学的利用の可能性の検討2016

    • Author(s)
      沈宝國、小柳光正、孫蘭芳、和田清二、永田崇、上村了美、中田(鹿毛)枝里子、寺北明久
    • Organizer
      第19回日本光生物学協会年会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2016-07-28
  • [Presentation] ゼブラフィッシュ網膜におけるメラノプシン発現水平細胞の電気生理学的、組織学的解析2016

    • Author(s)
      乾寛、西村充、和田清二、小柳光正、寺北明久
    • Organizer
      第19回日本光生物学協会年会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2016-07-28
  • [Presentation] 哺乳類における「非視覚」の光受容機能を支えるメラノプシンの分子基盤2016

    • Author(s)
      塚本寿夫、久保 義弘、David Farrens、小柳光正、寺北明久、古谷 祐詞
    • Organizer
      第43回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県・名古屋市)
    • Year and Date
      2016-06-24
  • [Book] 光と生命の事典2016

    • Author(s)
      小柳光正
    • Total Pages
      436
    • Publisher
      朝倉書店
  • [Remarks] 生体高分子機能学II研究室

    • URL

      http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/biol/mphys/index.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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