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Opn5が関与する非視覚機能の探索

研究課題

研究課題/領域番号 16H02515
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 動物生理・行動
研究機関立命館大学 (2017-2018)
京都大学 (2016)

研究代表者

七田 芳則  立命館大学, 総合科学技術研究機構, 教授 (60127090)

研究分担者 山下 高廣  京都大学, 理学研究科, 助教 (50378535)
今元 泰  京都大学, 理学研究科, 准教授 (80263200)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
43,550千円 (直接経費: 33,500千円、間接経費: 10,050千円)
2018年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2017年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2016年度: 20,540千円 (直接経費: 15,800千円、間接経費: 4,740千円)
キーワード光受容 / オプシン / 機能多様性 / 分子メカニズム / モデル動物
研究成果の概要

動物の光受容に関与するオプシン類は、分子進化の過程で様々に多様化し、新奇な光受容機能の獲得に関与している。我々は、独自に研究を始めたOpn5グループが脊椎動物において4つのサブグループ(Opn5L1、Opn5L2、Opn5m、Opn5n)に分岐していることを発見した。また、それぞれのグループに含まれるオプシンの分子特性を解析するとともに、Opn5L1およびOpn5nについてはノックアウト動物の作製により、それらの生理機能を同定した。さらに、Opn5グループと同様に脊椎動物で多様化している視覚オプシンのグループについて、分子特性や機能分担に関する知見を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の意義は2つに大別される。1つは、動物における視覚・非視覚機能の広範な多様性について、分子レベルでのメカニズムの理解につながる。これにより、ヒトに至る高度な視覚・非視覚機能の元になる進化を分子レベルで明らかにすることができる。もう1つは、光受容タンパク質を光操作ツールとして利用するオプトジェネティクスへの応用である。これにより、脳機能や各種の生物機能の解明に最適な光操作ツールを提供することができる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 4件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 12件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Johns Hopkins University(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] ジョンホプキンス大学/ボストン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] 北京大学(中国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] オウル大学(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Elementary response triggered by transducin in retinal rods.2019

    • 著者名/発表者名
      Yue WWS, Silverman D, Ren X, Frederiksen R, Sakai K, Yamashita T, Shichida Y, Cornwall MC, Chen J, Yau KW
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci U S A

      巻: 116 号: 11 ページ: 5144-5153

    • DOI

      10.1073/pnas.1817781116

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Shift in Conformational Equilibrium Induces Constitutive Activity of G-Protein-Coupled Receptor, Rhodopsin.2018

    • 著者名/発表者名
      Maeda R, Hiroshima M, Yamashita T, Wada A, Sako Y, Shichida Y, Imamoto Y.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 122 号: 18 ページ: 4838-4843

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b02819

    • NAID

      120006708207

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genotype determination of the OPN1LW/OPN1MW genes: novel disease-causing mechanisms in Japanese patients with blue cone monochromacy.2018

    • 著者名/発表者名
      Katagiri S, Iwasa M, Hayashi T, Hosono K, Yamashita T, Kuniyoshi K, Ueno S, Kondo M, Ueyama H, Ogita H, Shichida Y, Inagaki H, Kurahashi H, Kondo H, Ohji M, Hotta Y, Nakano T.
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 8 号: 1 ページ: 11507-11507

    • DOI

      10.1038/s41598-018-29891-9

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Red-Tuning of the Channelrhodopsin Spectrum Using Long Conjugated Retinal Analogues.2018

    • 著者名/発表者名
      Shen YC, Sasaki T, Matsuyama T, Yamashita T, Shichida Y, Okitsu T, Yamano Y, Wada A, Ishizuka T, Yawo H, Imamoto Y.
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 57 号: 38 ページ: 5544-5556

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.8b00583

    • NAID

      120006708206

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pinopsin evolved as the ancestral dim-light visual opsin in vertebrates2018

    • 著者名/発表者名
      Keita Sato, Takahiro Yamashita, Keiichi Kojima, Kazumi Sakai, Yuki Matsutani, Masataka Yanagawa, Yumiko Yamano, Akimori Wada, Naoyuki Iwabe, Hideyo Ohuchi, Yoshinori Shichida
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 1 号: 1 ページ: 156-156

    • DOI

      10.1038/s42003-018-0164-x

    • NAID

      120006528356

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Opn5L1 is a retinal receptor that behaves as a reverse and self-regenerating photoreceptor2018

    • 著者名/発表者名
      Sato Keita、Yamashita Takahiro、Ohuchi Hideyo、Takeuchi Atsuko、Gotoh Hitoshi、Ono Katsuhiko、Mizuno Misao、Mizutani Yasuhisa、Tomonari Sayuri、Sakai Kazumi、Imamoto Yasushi、Wada Akimori、Shichida Yoshinori
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 1255-1255

    • DOI

      10.1038/s41467-018-03603-3

    • NAID

      120006535079

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evolutionary steps involving counterion displacement in a tunicate opsin2017

    • 著者名/発表者名
      Kojima Keiichi、Yamashita Takahiro、Imamoto Yasushi、Kusakabe Takehiro G.、Tsuda Motoyuki、Shichida Yoshinori
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 114 号: 23 ページ: 6028-6033

    • DOI

      10.1073/pnas.1701088114

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adaptation of cone pigments found in green rods for scotopic vision through a single amino acid mutation2017

    • 著者名/発表者名
      Kojima Keiichi、Matsutani Yuki、Yamashita Takahiro、Yanagawa Masataka、Imamoto Yasushi、Yamano Yumiko、Wada Akimori、Hisatomi Osamu、Nishikawa Kanto、Sakurai Keisuke、Shichida Yoshinori
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 114 号: 21 ページ: 5437-5442

    • DOI

      10.1073/pnas.1620010114

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Drosophila melanogaster rhodopsin Rh7 is a UV-to-visible light sensor with an extraordinarily broad absorption spectrum.2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 7 号: 1 ページ: 7349-7349

    • DOI

      10.1038/s41598-017-07461-9

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chimeric microbial rhodopsins for optical activation of Gs-proteins2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshida
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 14 号: 0 ページ: 183-190

    • DOI

      10.2142/biophysico.14.0_183

    • NAID

      130006252951

    • ISSN
      2189-4779
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spontaneous activation of visual pigments in relation to openness/closedness of chromophore-binding pocket.2017

    • 著者名/発表者名
      W.W. Yue
    • 雑誌名

      Elife

      巻: 6

    • DOI

      10.7554/elife.18492

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Two UV-Sensitive Photoreceptor Proteins, Opn5m and Opn5m2 in Ray-Finned Fish with Distinct Molecular Properties and Broad Distribution in the Retina and Brain.2016

    • 著者名/発表者名
      K. Sato
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 11 号: 5 ページ: e0155339-e0155339

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0155339

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Two Opsin 3-Related Proteins in the Chicken Retina and Brain: A TMT-Type Opsin 3 Is a Blue-Light Sensor in Retinal Horizontal Cells, Hypothalamus, and Cerebellum.2016

    • 著者名/発表者名
      M. Kato
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 11 号: 11 ページ: 1-23

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0163925

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ショウジョウバエロドプシンRh7 のスペクトル特性2018

    • 著者名/発表者名
      酒井佳寿美,筒井圭,山下高廣,岩部直之,高橋慶祐, 和田昭盛,七田芳則
    • 学会等名
      日本動物学会第89回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 脊椎動物の光受容体Opn5L1 は逆行性・自己再生能をもつ新しいタイプのオプシンである2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤 恵太, 山下 高廣, 大内 淑代, 竹内 敦子, 後藤 人志, 小野 勝彦, 水野 操, 水谷 泰久, 友成 さゆり, 酒井 佳寿美, 今元 泰, 和田 昭盛, 七田 芳則
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フーリエ変換赤外分光法によるロドプシンと錐体視物質の発色団/蛋白質相互作用の比較2018

    • 著者名/発表者名
      野口直人, 山下 高廣, 七田芳則, 今元 泰
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Historical review in the field of visual pigments and related retinal proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Shichida, Y.
    • 学会等名
      18th International Conference on Retinal Proteins
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thermal Isomerization of chromophore in visual pigment2017

    • 著者名/発表者名
      Shichida Y.
    • 学会等名
      17th Congress of the European Society for Photobiology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Function and molecular evolution of visual pigments2017

    • 著者名/発表者名
      Shichida Y.
    • 学会等名
      8th Asia and Oceania Conference on Photobiology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] レチノイドタンパク質の機能最適化と分子進化2017

    • 著者名/発表者名
      七田芳則
    • 学会等名
      日本レチノイド研究会第28回学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 暗所視を司る錐体視物質の低い熱雑音の進化的獲得2017

    • 著者名/発表者名
      小島慧一、松谷優樹、柳川正隆、山下高廣、今元泰、久富修、山野由美子、和田昭盛、七田芳則
    • 学会等名
      日本生物物理学会第55回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 魚類および両生類のピノプシン2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤恵太、山下高廣、小島慧一、松谷優樹、酒井佳寿美、柳川正隆、山野由美子、和田昭盛、岩部直之、大内淑代、七田芳則
    • 学会等名
      日本動物学会第88回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Diversity of the photoreceptor protein Opn5 found in deuterostomes2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yamashita, I. Sawada, K. Sato, N. Sakamoto, K. Takahashi, N. Iwabe, H. Ohuchi, T. Yamamoto, Y. Shichida
    • 学会等名
      日本生物物理学会第55回年会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the photoreceptor protein Opn5 found in deuterostomes other than vertebrates2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yamashita, I. Sawada, K. Sato, N. Sakamoto, K. Takahashi, N. Iwabe, H. Ohuchi, T. Yamamoto, Y. Shichida
    • 学会等名
      日本動物学会第87回大会
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Functional analysis of non-visual photoreceptor protein Opn5L1 found in medaka fish2016

    • 著者名/発表者名
      R. Mabuchi, K. Sato, T. Yamashita, H. Ohuchi, H. Gotoh, K. Ono, S. Tomonari, S. Ansai, M. Kinoshita, Y. Shichida
    • 学会等名
      日本動物学会第87回大会
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Properties of Opn5L1, one of the subgroups of Opn5.2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Shichida
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      Postdam, Germany
    • 年月日
      2016-10-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 分子生体情報分科ホームページ

    • URL

      http://photo1.biophys.kyoto-u.ac.jp/mp/home_jp.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-10-07  

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