重複遺伝子機能分業の観点から見た魚類多重視覚光受容体ファミリーの進化

• 研究課題/領域番号: 20017008
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 河村 正二 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (40282727)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 7,800千円 (直接経費: 7,800千円); 2009年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円); 2008年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
• キーワード: オプシン / 視物質 / 遺伝子重複 / ゼブラフィッシュ / メダカ / テトラ / グッピー / トゲウオ

研究概要

ゼブラフィッシュの重複RH2オプシンについて発現制御機構の進化過程の一端を明らかにすることができた。この成果は重複遺伝子の発現分化研究に貢献し、中でも魚類の視物質オプシンにおいては初めての報告となり色覚進化研究に重要な貢献となる。また、メダカとゼブラフィッシュはともにゲノム研究が進んだ優れた実験モデル生物であり、その利点を生かした遺伝子制御領域の進化研究は優れたモデルケースになりえる。さらにメダカは東～東南アジアに広く分布し、オプシン遺伝子の網膜での発現パターンを近縁種間で比較できる利点をもつ。このような観点からのオプシン遺伝子発現パターンの比較解析はこれまでにない。カーディナルテトラにおいてRH2オプシン遺伝子の喪失をM/LWSオプシン遺伝子の重複と分化が補っていたことは脊椎動物のオプシン遺伝子研究において重要な発見といえる。グッピーの集団内色覚多型を遺伝子レベルで解析可能にしたことは、色覚研究のみならず集団の遺伝的多様性研究の優れたモデルとなる。トゲウオの成果は回遊魚で初めて視物質オプシン全レパートリーを単離したことでもあり、生息環境の変化とオプシン遺伝子使用の関連の理解に大きく貢献できる。一部のM/LWSタイプオプシン遺伝子は様々な実験条件を検討しても視物質再構成ができず、波長測定が結局測定できなかった。細胞内輸送の過程でのタンパク質の修飾やフォールディングなどに種で特殊化したシャペロンが必要などの状況が生じている可能性が考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Interplay of olfaction and vision in fruit foraging of spider monkeys (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiramatsu, C., Melin, A.D., Aureli, F., Schaffner, C.M., Vorobyev, M., Kawamura, S.
  • 雑誌名: Animal Behaviour 77 ページ: 1421-1426
  • 査読あり
• [雑誌論文] Medaka : a promising model animal for comparative population genomics (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, Y., Oota, H., Asaoka, Y., Nishina, H., Watanabe, K., Bujnicki, J.M., Oda, S., Kawamura, S., Mitani, H.
  • 雑誌名: BMC Research Notes 2(online journal のため論文番号のみ:88)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic differentiation among local populations of medaka fish(Oryzias latipes)evaluated through grid-and deme-based sampling (2009)
  • 著者名/発表者名: Katsumura, T., Oda, S., Mano, S., Suguro, N., Watanabe, K., Mitani, H., Oota, H., Kawamura, S.
  • 雑誌名: Gene 443 ページ: 170-177
  • 査読あり
• [雑誌論文] A common variation in EDAR is a genetic determinant of shovel-shaped incisors (2009)
  • 著者名/発表者名: Kimura, R., Yamaguchi, T., Takeda, M., Kondo, O., Toma, T., Haneji, K., Hanihara, T., Matsukusa, H., Kawamura, S., Maki, K., Osawa, M., Ishida, H., Oota, H.
  • 雑誌名: The American Journal of Human Genetics 851 ページ: 528-535
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fig foraging by dichromatic and trichromatic white-faced capuchin monkeys in a tropical dry forest (2009)
  • 著者名/発表者名: Melin, A.D., Fedigan, L.M., Hiramatsu, C., Hiwatashi, T., Parr, N., Kawamura, S.
  • 雑誌名: International Journal of Primatology 30 ページ: 753-775
  • 査読あり
• [雑誌論文] An explicit signature of balancing selection for color-vision variation in New World monkeys (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiwatashi, T., Okabe, Y., Tautsui, T., Hiramatau, C., Melin, A.D., Oota, H., Schaffner, C.M., Aureli, F., Fedigan, L.M., Innan, H., Kawamura, S.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 27 ページ: 453-464
  • 査読あり
• [雑誌論文] Population specific susceptibility to Crohn's disease and ulcerative colitis ; dominant and recessive relative risks in the Japanese population (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakagome, S., Takeyama, Y., Mano, S., Sakisaka, S., Matsui, T., Kawamura, S., Oota, H.
  • 雑誌名: Annals of Human Genetics 74 ページ: 126-136
  • 査読あり
• [雑誌論文] (訳者ノート)霊長類の色覚:3色型が進化した理由は? (2009)
  • 著者名/発表者名: 河村正二
  • 雑誌名: 日経サイエンス 39 ページ: 72-73
• [雑誌論文] 錐体オプシン遺伝子と色覚の進化多様性:魚類と霊長類に注目して (2009)
  • 著者名/発表者名: 河村正二
  • 雑誌名: 比較生理生化学 26 ページ: 110-116
  • NAID: 10025617644
  • 査読あり
• [雑誌論文] 色覚の進化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 河村正二
  • 雑誌名: 東京大学大学院新領域創成科学研究科広報誌創成 14 ページ: 5-5
• [雑誌論文] Assembly of the cnidarian camera-type eye from vertebrate-like compon ents (2008)
  • 著者名/発表者名: Kozmik, Z., 他10名
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences USA 105 ページ: 8989-8993
  • 査読あり
• [雑誌論文] Importance of achromatic contrast in short-range fruit foraging of primates (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiramatsul, C., 他6名
  • 雑誌名: PLoS ONE 3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of cis-acting elements repressing blue opsin expression in zebrafish UV cones and pineal cells (2008)
  • 著者名/発表者名: Takechi, M., 他2名
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 283 ページ: 31625-31632
  • 査読あり
• [学会発表] グッピーLWS遺伝子から探る色覚の進化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 手塚あゆみ、笠木聡、河村正二、van Oosterhout, C.、松島野枝、河田雅圭
  • 学会等名: 第57回日本生態学会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス、東京
  • 年月日: 2010-03-15
• [学会発表] シトクロムP450遺伝子族のヒト多型と野生メダカ地域集団を用いた機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 勝村啓史、尾田正二、三谷啓志、河村正二、太田博樹
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] 見ることの進化～ヒトからサカナヘ (2009)
  • 著者名/発表者名: 河村正二
  • 学会等名: 東京大学柏キャンパス一般公開 柏図書館主催講演会
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパス柏図書館、柏
  • 年月日: 2009-10-30
• [学会発表] Medaka(Oryzias latipes)as a model to study human polymorphic functions (2009)
  • 著者名/発表者名: 勝村啓史、尾田正二、三谷啓志、河村正二、太田博樹
  • 学会等名: The 59th Annual Meeting of The American Society of Human Genetics
  • 発表場所: Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2009-10-20
• [学会発表] グッピーのLWS遺伝子を用いた色覚の多様性の維持機構の解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 手塚あゆみ、 笠木聡、河村正二、van Oosterhout Cock、松島野枝、河田雅圭
  • 学会等名: 第11回日本進化学会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] メダカを用いたヒト遺伝的多型の生体機能解析実験系の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 勝村啓史、尾田正二、三谷啓志、河村正二、太田博樹
  • 学会等名: 第11回日本進化学会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] Retinal histology and molecular basis color vision in 0-2 age-class Champsocephalus gunnari(Channichthyidae) (2009)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, T., Iwami, T., Yamauchi, M., Yamauchi, S., Shimizu, R., Kasagi, S., Nakata, M., Kawamura, S.
  • 学会等名: The Xth SCAR International Biology Symposium
  • 発表場所: Conference hall, Hokkaido University, Sapporo, Japan
  • 年月日: 2009-07-26
• [学会発表] A population study on CYP genes in medaka(Oryzias latipes)as a model for investigating their functional polymorphisms in humans (2009)
  • 著者名/発表者名: 勝村啓史、尾田正二、三谷啓志、河村正二、太田博樹
  • 学会等名: 16th International Conference on Cytochrome P450 : Biochemistry, Biophysics, Biotechnology
  • 発表場所: Bankoku Shinryokan, Okinawa, Japan
  • 年月日: 2009-06-21
• [学会発表] 視覚光センサーと色覚の進化多様性:魚類と霊長類から (2009)
  • 著者名/発表者名: 河村正二
  • 学会等名: 東北大学・生命科学研究科・生態適応セミナー
  • 発表場所: 東北大学、仙台
  • 年月日: 2009-04-27
• [学会発表] Regulatory mechanisms for the coordinated expression of duplicated green-sensitive and red-sensitive opsin genes in zebrafish and their evolution (2008)
  • 著者名/発表者名: Tsujimura T., 他4名
  • 学会等名: Annual Meeting of the, Society of Molecula r Biology and Evolution (SMBE) 2008
  • 発表場所: Palau de Congressos de B arcelona, Barcelona, Spain
• [学会発表] Evolutionary diversification of visual opsin subtypes in fish and primates : spectral differentiation, expression patterning and natural selection (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S
  • 学会等名: The Asia-Pacific Conference on Vision (APCV 2008) : Comparative Colour Vision
  • 発表場所: Brisbane Convention Centr e, Brisbane, Australia
• [学会発表] 進化研究の両輪としての中立性検定と機能・行動解析 : 色覚研究から (2008)
  • 著者名/発表者名: 河村正二
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所研究会(中立進化論の現在)
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所、三島
• [学会発表] グッピー(Poecilia reticulata)におけるLWSオプシン遺伝子座の多型維持機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 手塚さとみ, 他4名
  • 学会等名: 第10回日本進化学会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス、東京
• [学会発表] ゼブラフィッシュを用いた錐体オプシン遺伝子発現制御領域の同定とその進化多様性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 辻村太郎, 他6名
  • 学会等名: 第10回日本進化学会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス、東京
• [学会発表] 祖先配列推定によるオプシン吸収波長の進化的推移の復元 (2008)
  • 著者名/発表者名: 河村正二, 他2名
  • 学会等名: 第10回日本進化学会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス、東京
• [学会発表] ゼブラフィッシュ紫外線視細胞と松果体で青型オプシン遺伝子の発現を抑制する新規制御領域の同定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 河村正二, 他2名
  • 学会等名: 第80回日本遺伝学会
  • 発表場所: 名古屋大学工学部IB電子情報館、名古屋
• [学会発表] Evolutionary conservation and diversification of cis-regulatory mechanisms studied through cone opsin genes of zebrafish (2008)
  • 著者名/発表者名: Tsujimura T., 他6名
  • 学会等名: The 16th CDB Meeting : Cis Sequence Regula tion and Its Evolution
  • 発表場所: RIKEN Center for Develop mental Biology, Kobe
• [備考]
  • URL: http://www.jinrui.jb.k.u-tokyo.ac.jp/kawamura-home.html
• [備考]
  • URL: http://www.jinrui.ib.k.u-tokyo.ac.jp/kawamura-home.html