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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Analysis of the singularity phenomenon in the evolution of eyes

Publicly Offered Research

Project AreaSingularity biology
Project/Area Number 21H00435
Research InstitutionOsaka City University

Principal Investigator

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

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
Keywords突然変異 / 人為選択 / 光遺伝学 / 分子進化
Outline of Annual Research Achievements

「分子レベルの進化と表現型レベルの進化をつなぐ」、すなわちDNAに生じた突然変異がタンパク質の機能や発現パターンの変化を引き起こし、細胞の機能を変え、より高次の表現型の進化へとつながる、この一連の進化プロセスを理解することは、進化学に残された最重要課題の一つである。しかしながら、このプロセスの中で、DNAの突然変異からタンパク質機能の進化に至るプロセス以外についてはほとんど明らかにされていない。
そこで本研究では、眼を持たない線虫に、光遺伝学の技術を用いて眼点・光感覚を付与することで、視覚・眼の進化プロセスの再構成を試み、細胞機能の進化以降のプロセスの解析を目指す。令和3年度は、光遺伝学の手法を使った線虫への眼点の付与に重点を置いて研究を実施し、以下の成果を得た。

・忌避に関わる感覚細胞特異的に光受容タンパク質を発現する遺伝子導入線虫の作製に成功し、光を忌避する感覚を持つ線虫を得た。
・運動神経特異的に光受容タンパク質を発現する遺伝子導入線虫の作製に成功し、光の色によって行動が変化する線虫を得た。
・変異原による線虫への突然変異の導入条件および、光感覚によるスクリーニングの実験系を構築した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の予定通り、初年度に「眼を持つ線虫の作製」と「突然変異と人為選択の系の確立」に成功しており、順調である。

Strategy for Future Research Activity

今後は、引き続き、別のタイプの眼を持つ線虫の作製を継続しつつ、昨年度に作製した眼点を持つ線虫に対する進化実験を実施する。

  • Research Products

    (25 results)

All 2021 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (19 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] The University of Manchester(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      The University of Manchester
  • [Int'l Joint Research] Paul Scherrer Institute(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      Paul Scherrer Institute
  • [Int'l Joint Research] Institut de la Vision(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Institut de la Vision
  • [Int'l Joint Research] The University of Toledo(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      The University of Toledo
  • [Journal Article] Insights into the evolutionary origin of the pineal color discrimination mechanism from the river lamprey2021

    • Author(s)
      Wada Seiji、Kawano-Yamashita Emi、Sugihara Tomohiro、Tamotsu Satoshi、Koyanagi Mitsumasa、Terakita Akihisa
    • Journal Title

      BMC Biology

      Volume: 19 Pages: 188

    • DOI

      10.1186/s12915-021-01121-1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 非視覚オプシンの解析のための選択的活性化法の開発2021

    • Author(s)
      岩崎 誠, 和田清二, 永田崇, 杉原智博, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会 近畿支部 研究発表会
  • [Presentation] 造礁サンゴがもつ多様なオプシン類の光受容特性の解析2021

    • Author(s)
      酒井祐輔, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会 近畿支部 研究発表会
  • [Presentation] 有袋類の非視覚オプシンに着目した哺乳類の光受容の変遷2021

    • Author(s)
      小柳光正, 高草大悟, 清成寛
    • Organizer
      日本進化学会第23回東京大会
  • [Presentation] 深海での光受容に特化したジンベエザメの視覚2021

    • Author(s)
      山口和晃, 小柳光正, 佐藤圭一, 寺北明久, 工樂樹洋
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] オプシン欠損変異体を用いたゼブラフィッシュ松果体光応答の解析2021

    • Author(s)
      和田清二, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] 原始的な多細胞動物に存在するオプシン様GPCRの解析2021

    • Author(s)
      髙橋直樹, 寺北明久, 小柳光正
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] 非視覚オプシンゼブラフィッシュOpn3のGタンパク質活性化能の解析2021

    • Author(s)
      白田泰士, 杉原智博, 永田崇, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [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光に対する応答の解析2021

    • Author(s)
      真野桃歌, 和田清二, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] ハエトリグモのユニークな奥行き知覚メカニズムを支えるロドプシンの吸収極大波長制御機構の解析????2021

    • Author(s)
      佐藤龍, 永田崇, 寺北明久, 小柳光正
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] 哺乳類の非視覚オプシンOpn3の分子特性の解析2021

    • Author(s)
      高草大悟, 杉原智博, 寺北明久, 小柳光正
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] 松果体オプシン、パラピノプシン変異ゼブラフィッシュを用いた光依存的な行動の解析2021

    • Author(s)
      山本悠貴, 斉藤智香, 和田清二, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] 造礁性のウスエダミドリイシがもつ多様なオプシン類の光受容特性の解析.2021

    • Author(s)
      酒井祐輔, 塚本寿夫, 小柳光正, 寺北明久
    • Organizer
      日本動物学会第92回オンライン米子大会
  • [Presentation] Five opsins sensitive to blue to green lights are co-expressed in the eye photoreceptors of the terrestrial slug Limax2021

    • Author(s)
      Ryota Matsuo, Mitsumasa Koyanagi, Tomohiro Sugihara, Yuko Matsuo, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Presentation] Transmission of light information generated in the pineal organ to the midbrain in zebrafish.2021

    • Author(s)
      Seiji Wada, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Presentation] Molecular roperties of opsin-like GPCRs identified in a primitive multicellular animal2021

    • Author(s)
      Naoki Takahashi, Akihisa Terakita, Mitsumasa Koyanagi
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Presentation] Comparative investigation of G protein activation ability of a non-visual opsin, zebrafish Opn32021

    • Author(s)
      Taishi Shirata, Tomohiro Sugihara, Takashi Nagata, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Presentation] A possible regulation of cone light responses by melanopsin distributed to horizontal cells in the larval zebrafish2021

    • Author(s)
      Momoka Mano, Seiji Wada, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Presentation] Toward detection of neural activity changes in the zebrafish brain derived from extraocular photoreceptions.2021

    • Author(s)
      Yuya Namikoshi, Seiji Wada, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Presentation] Spectroscopic characterization of anthozoa-specific opsins found in a reef-building coral.2021

    • Author(s)
      Yusuke Sakai, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • Organizer
      日本比較生理生化学会第43回札幌大会
  • [Remarks] 大阪公立大学大学院理学研究科生物学専攻 分子生理学研究室

    • URL

      https://www.omu.ac.jp/sci/biol-mphys/

URL: 

Published: 2022-12-28  

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