色覚オプシンの種内多様性と環境適応

• 研究領域: セルセンサーの分子連関とモーダルシフト
• 研究課題/領域番号: 21026007
• 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, 教授 (40282727)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 5,800千円 (直接経費: 5,800千円); 2010年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 2009年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
• キーワード: 色覚 / オプシン / 視物質 / 種内変異 / 集団遺伝学

研究概要

視覚オプシンの遺伝子重複と重複オプシン遺伝子間の吸収波長の分化及び発現パターンの分化は視覚系進化の重要なステップである。しかし、発現パターンの分化のメカニズムの理解は吸収波長の分化のメカニズムに比べて非常に遅れている。ゼブラフィッシュ(Danio rerio)は2つの赤型錐体オプシン遺伝子LWS-1とLWS-2を持つ。これらはゲノム中で順方向に隣接して並んでおり、共に網膜の複錐体長形細胞(long member of double cones(LDCs))に特異的に発現している。網膜の中央から背側と後方にかけてLWS-2が発現し、網膜の周縁、特に腹側と前方の広い領域でLWS-1が発現するという発現の空間分化が生じている。そこで我々はこれら2つの遺伝子の発現分化に関わるシス制御因子の同定を試みた。LWS-1とLWS-2を含むゼブラフィッシュのゲノム領域約100kbのP1-artificial chromosome(PAC)クローンを公共遺伝子バンクから取得し、これらのPACクローンとGFP等の蛍光レポーター遺伝子を活用してゼブラフィッシュ生体への遺伝子導入レポーターアッセイを行なった。その結果、両方の遺伝子の発現制御に関わる約0.6kbの領域をLWS-1上流に見出し、"LWS-activating region"(LAR)と命名した。LARはLWS-1とLWS-2の双方の発現を増強させるエンハンサーとして機能しており、2つの遺伝子のプロモーターとLARとの相互作用は2つの遺伝子間で競合的であり、その競合のパターンは確率的ではなく発生段階でプログラムされていると考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Polymorphic color vision in primates : evolutionary considerations (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S., Hiramatsu, C., Melin, A.D., Schaffner, C.M, Aureli, F., Fedigan, L.M.
  • 雑誌名: Post Genome Biology of Primates (Hirai, H., Imai, H.and Go, Y.eds.), Springer, Tokyo, Japan(書籍の1章) 巻: (掲載確定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolutionary diversification of visual opsin genes in fish and primates (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S.
  • 雑誌名: From Genes to Animal Behavior : Social Structures, Personalities, Communication by Color (Inoue-Murayama, M., Kawamura, S.and Weiss, A.eds.), Springer, Tokyo, Japan(書籍の1章) ページ: 329-349
  • 査読あり
• [雑誌論文] A single enhancer regulating the differential expression of duplicated red-sensitive opsin genes in zebrafish (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsujimura, T., Hosoya, T., Kawamura, S.
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 6
  • 査読あり
• [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
  • 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., Onta, H.
  • 雑誌名: The American Journal of Human Genetics 85 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., Hiramatsu, 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
• [学会発表] ヒトL/Mオプシン遺伝子の多様性と色覚変異の起源及び中立性の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河村正二
  • 学会等名: 戦略的研究プロジェクト研究「現生人類の拡散による遺伝子と文化の多様性創出に関する総合的研究」第1回全体会議
  • 発表場所: 総合研究大学院大学、葉山
  • 年月日: 2010-12-03
• [学会発表] 新世界ザルホエザル属におけるヒト型3色型色覚仮説の検証に向けて (2010)
  • 著者名/発表者名: 松下裕香、太田博樹、Welker, B、河村正二
  • 学会等名: 第64回日本人類学会
  • 発表場所: だて歴史の杜カルチャーセンター、北海道伊達市
  • 年月日: 2010-10-01
• [学会発表] Toward deeper understanding color vision of howler monkeys (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsushita, Y., Oota, H., Welker, B., Kawamura, S.
  • 学会等名: The 23rd International Primatological Society Congress Kyoto 2010
  • 発表場所: Kyoto University (Yoshida Main Campus), Kyoto, Japan
  • 年月日: 2010-09-12
• [学会発表] Challenging advantage of trichromacy in fruit foraging behavior of wild spider monkeys (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiramatsu, C., Melin, A.D., Aureli, F., Schaffner, C.M., Vorobyev, M., Kawamura, S.
  • 学会等名: The 23rd International Primatological Society Congress Kyoto 2010
  • 発表場所: Kyoto University (Yoshida Main Campus), Kyoto, Japan
  • 年月日: 2010-09-12
• [学会発表] Dietary selectivity by white-faced capuchins : how important are colourful fruits? (2010)
  • 著者名/発表者名: Melin, A.D., Fedigan, L.M., Parr, N., Kawamura, S.
  • 学会等名: The 23rd International Primatological Society Congress Kyoto 2010
  • 発表場所: Kyoto University (Yoshida Main Campus), Kyoto, Japan
  • 年月日: 2010-09-12
• [学会発表] A population genetic test of balancing selection for color vision variation in New World monkeys (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S., Hiwatashi, T., Okabe, Y., Tsutsui, T., Hiramatsu, C., Melin, A.D., Oota, H., Schaffner, C.M., Aureli, F., Fedigan, L.M., Innan, H.
  • 学会等名: The 23rd International Primatological Society Congress Kyoto 2010
  • 発表場所: Kyoto University (Yoshida Main Campus), Kyoto, Japan
  • 年月日: 2010-09-12
• [学会発表] Identification of a single enhancer regulating differential expression of duplicated red-sensitive opsin genes in zebrafish (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsujimura, T., Ashino, R., Hosoya, T., Kawamura, S.
  • 学会等名: The 4th International Symposium of the Biodiversity and Evolution, Kyoto University Global COE project "Evolution of Sensor, Communication and Society"
  • 発表場所: Shiran Kaikan, Kyoto University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2010-09-11
• [学会発表] Molecular genetic reevaluation of the uniform-trichromacy hypothesis for howler monkeys (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsushita, Y., Oota, H., Welker, B., Kawamura, S.
  • 学会等名: The 4th International Symposium of the Biodiversity and Evolution, Kyoto University Global COE project "Evolution of Sensor, Communication and Society"
  • 発表場所: Shiran Kaikan, Kyoto University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2010-09-11
• [学会発表] Color vision polymorphism in wild New World monkeys as a model system to understand the adaptive significance of primate color vision (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S.
  • 学会等名: The 4th International Symposium of the Biodiversity and Evolution, Kyoto University Global COE project "Evolution of Sensor, Communication and Society"
  • 発表場所: Shiran Kaikan, Kyoto University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2010-09-11
• [学会発表] グッピーLWSオプシン遺伝子にかかる選択圧の検出 (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12回日本進化学会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス、東京
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Testing adaptive significance of primate color vision by behavioral and genetic studies of wild populations of New World monkeys (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S.
  • 学会等名: International Symposium on Biodiversity Sciences (ISBDS) 2010 "Genome, Evolution and Environment"
  • 発表場所: Nagoya City University (Hotel Rubra Ohzan), Nagoya, Japan
  • 年月日: 2010-07-31
• [学会発表] Evolution of cis- and trans-acting factors in the regulation of duplicated opsin genes in zebrafish (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsujimura, T., Masuda, R., Matsumoto, Y., Hosoya, T., Oda, S., Mitani, H., Kawamura, S.
  • 学会等名: Annual Meeting of the Society of Molecular Biology and Evolution (SMBE) 2010
  • 発表場所: Lyon Convention Center, Lyon, France
  • 年月日: 2010-07-04
• [学会発表] Invertebrate Foraging by Costa Rican Capuchin Monkeys : Testing Predicted Sex Differences in Relation to Color Vision Variation (2010)
  • 著者名/発表者名: Melin, A.D., Fedigan, L.M., Young, H., Kawamura, S.
  • 学会等名: The 33rd Annual Meeting of the American Society of Primatologists
  • 発表場所: Seelbach Hilton Hotel, Louisville, Kentucky, USA
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] 新世界ザル野生集団に対する行動観察と遺伝子調査による色覚多型の適応的意義の考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 河村正二、樋渡智秀、平松千尋、太田博樹、印南秀樹、Melin, A.D.、Fedigam, L.M.、Schaffner, C.M.、Aureli, F.
  • 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] 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] Polymorphic color vision in primates : evolutionary considerations (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S.
  • 学会等名: Hominization Conference 2010 Primate Genomics for Globalization of Collaboration Program : Post-genome biology of primates as the hub-research for understanding our species and neighbors
  • 発表場所: Inuyama International Sightseeing Center "Freude", Inuyama, Japan
  • 年月日: 2010-03-04
• [学会発表] 霊長類における色覚進化の適応的意義を考える (2009)
  • 著者名/発表者名: 平松千尋、河村正二
  • 学会等名: 第41回種生物学シンポジウム「生き物の眼をとおして覗く世界:生理学が支える認知生態学の可能性」
  • 発表場所: 八王子セミナーハウス、八王子
  • 年月日: 2009-12-13
• [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] Color vision of non-human primates (2009)
  • 著者名/発表者名: Mikami, A., Onishi, A., Hanazawa, A., Terao, K., Saito, A., Widayati, K.A., Suryobroto, B., Hiwatashi, T., Kawamura, S., Goto, S., Siriaroonrat, B., Malaivijitnond, S.
  • 学会等名: The 3rd International Congress on the Future of Animal Research
  • 発表場所: Rose Garden Riverside, Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2009-11-19
• [学会発表] 見ることの進化～ヒトからサカナへ (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: Katsumura, T., Oda, S., Mitani, H., Kawamura, S., Oota, H.
  • 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] 種内多様度と種間相違度をL-Mオプシン遺伝子と中立対照遺伝子の間で比較することで再評価した新世界ザル自然集団における色覚多型維持に働く平衡選択 (2009)
  • 著者名/発表者名: 河村正二、樋渡智秀、岡部友吾、筒井登子、平松千尋、太田博樹、印南秀轍
  • 学会等名: 第63回日本人類学会
  • 発表場所: シェーンバッハ・サボー、東京
  • 年月日: 2009-10-03
• [学会発表] テナガザルにおけるL-Mオプシン遺伝子座位間 gene conversion と浄化淘汰により形成されるエクソンとイントロンの対照的な多型性パターン (2009)
  • 著者名/発表者名: 河村正二、樋渡智秀、Suryobroto, B.、Perwitasari-Farajallah, D.、Malaivijitnond, S.、Siriaroonrat, B.、太田博樹、後藤俊二、三上章允
  • 学会等名: 第81回日本遺伝学会
  • 発表場所: 信州大学理学部、松本
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] コスタリカ・サンタロサ国立公園に生息する野生オマキザル群の遺伝的多様性の解明に向けて (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤亮子、Campos, F.、太田博樹、Jack, K.、Fedigan, L.、河村正二
  • 学会等名: 第81回日本遺伝学会
  • 発表場所: 信州大学理学部、松本
  • 年月日: 2009-09-16
• [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] 新世界ザル自然集団の色覚多型に対する平衡選択の明瞭な証拠 (2009)
  • 著者名/発表者名: 河村正二、樋渡智秀、岡部友吾、筒井登子、平松千尋、太田博樹、印南秀樹
  • 学会等名: 第25回日本霊長類学会
  • 発表場所: 中部学院大学各務原キャンパス、各務原
  • 年月日: 2009-07-18
• [学会発表] 新世界ザル果実採食における視覚および嗅覚の役割 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平松千尋、Melin, A.D.、樋渡智秀、Aureli, F., Schaffner, C.M.、Fedigan, L.M.、Vorobyev, M.、河村正二
  • 学会等名: 第25回日本霊長類学会
  • 発表場所: 中部学院大学各務原キャンパス、各務原
  • 年月日: 2009-07-18
• [学会発表] テナガザルL-Mオプシン遺伝子の属を越えた非多型性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 樋渡智秀、白井祐介、三上章允、後藤俊二、Suryobroto, B.、Perwitasari-Farajallah, D.、Malaivijitnond, S.、Sirieroonrat, B.、太田博樹、河村正二
  • 学会等名: 第25回日本霊長類学会
  • 発表場所: 中部学院大学各務原キャンパス、各務原
  • 年月日: 2009-07-18
• [学会発表] コスタリカ・サンタロサ国立公園に生息するシロガオオマキザル自然群間の遺伝的関係の解明に向けて (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤亮子、Campos, F.、太田博樹、Jack, K.、Fedigan, L.、河村正二
  • 学会等名: 第25回日本霊長類学会
  • 発表場所: 中部学院大学各務原キャンパス、各務原
  • 年月日: 2009-07-18
• [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: Katsumura, T., Oda, S., Mitani, H., Kawamura, S., Oota, H.
  • 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
• [備考]
  • URL: http://www.jinrui.ib.k.u-tokyo.ac.jp/kawamura-home.html
• [備考]
  • URL: http://www.jinrui.ib.k.u-tokyo.ac.jp/kawamura-home.html