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2019 年度 実績報告書

非視覚の光受容におけるオプシンの分子特性と機能の関係

研究課題

研究課題/領域番号 15H05777
研究機関大阪市立大学

研究代表者

寺北 明久  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (30212062)

研究期間 (年度) 2015-05-29 – 2020-03-31
キーワードオプシン / 松果体 / 非視覚 / 波長識別
研究実績の概要

非視覚光受容器としてゼブラフィッシュ稚魚の松果体と副松果体を用いて、非視覚オプシンであるパラピノプシンの分子特性と機能との関係を解析した。
(1)松果体光情報の脳への投射:これまでの研究で、松果体の1つの光受容細胞における、パラピノプシン1種類による色検出応答を発見した。この波長検出応答が脳内のどの部位に投射するのかを、脳全体に対するカルシウムイメージングにより、パラピノプシンの分子特性を引き出す光照射条件を用いて解析した。その結果、一部の神経節細胞を経て脳の特定部位の細胞に投射することを見出し、これらの光応答は、パラピノプシン遺伝子破壊個体では認められないことを確認した。さらに、松果体内には波長識別には関わらず、光の有無に応答する光受容細胞の存在を見出し、それらの光応答は、波長識別情報の投射先とは異なる脳部位へ投射することを明らかにした。
(2)パラピノプシンが関与する行動の解析:稚魚を用いて、ある光強度条件において、光の色(波長領域)依存的な行動を見出した。すなわち、異なる波長の光に対して全く逆の行動が示唆された。また、パラピノプシン遺伝子破壊個体では、これらの行動頻度が、統計学的に有意に低下することを確認した。すなわち、この波長依存的な行動の逆転は、パラピノプシンの光反応に由来することが示唆された。
(3)副松果体の光受容細胞の解析:前年度の研究から、副松果体のパラピノプシン発現細胞の光応答を捉えることは困難であることが分かった。そこで、副松果体のパラピノプシン細胞を光遺伝学的に制御し、パラピノプシン細胞の神経応答が投射先細胞等にどのような影響を与えるのかを解析する目的で、パラピノプシン細胞に微生物型ロドプシンを加算的に発現する変異体を作製した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] University of Manchester(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Manchester
  • [国際共同研究] Paul Scherrer Institut(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      Paul Scherrer Institut
  • [国際共同研究] Freie Universitat Berlin(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Freie Universitat Berlin
  • [雑誌論文] Crystal structure of jumping spider rhodopsin-1 as a light sensitive GPCR2019

    • 著者名/発表者名
      Varma Niranjan, Mutt Eshita, Muhle Jonas, Panneels Valerie, Terakita Akihisa, Deupi Xavier, Nogly Przemyslaw, Schertler Gebhard F. X., Lesca Elena
    • 雑誌名

      PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA

      巻: 116 ページ: 14547-14556

    • DOI

      10.1073/pnas.1902192116

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The counterion-retinylidene Schiff base interaction of an invertebrate rhodopsin rearranges upon light activation2019

    • 著者名/発表者名
      Nagata Takashi, Koyanagi Mitsumasa, Tsukamoto Hisao, Mutt Eshita, Schertler Gebhard F. X., Deupi Xavier, Terakita Akihisa
    • 雑誌名

      COMMUNICATIONS BIOLOGY

      巻: 2 ページ: 180

    • DOI

      10.1038/s42003-019-0409-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Two-Photon Reversible Reaction of the Bistable Jumping Spider Rhodopsin-12019

    • 著者名/発表者名
      Ehrenberg David, Varma Niranjan, Deupi Xavier, Koyanagi Mitsumasa, Terakita Akihisa, Schertler Gebhard F. X., Heberle Joachim, Lesca Elena
    • 雑誌名

      BIOPHYSICAL JOURNAL

      巻: 116 ページ: 1248-1258

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2019.02.025

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Spectral tuning mediated by helix III in butterfly long wavelength-sensitive visual opsins revealed by heterologous action spectroscopy.2019

    • 著者名/発表者名
      Saito T, Koyanagi M, Sugihara T, Nagata T, Arikawa K, Terakita A
    • 雑誌名

      Zoological letters

      巻: 5 ページ: 35

    • DOI

      10.1186/s40851-019-0150-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 動物の視覚光センサータンパク質・ロドプシンにおける発色団のプロトン化に関する変異体解析2019

    • 著者名/発表者名
      永田崇、小柳光正、塚本寿夫、Eshita Mutt、Gebhard F. X. Schertler、Xavier Deupi、寺北明久
    • 学会等名
      物性研短期研究会「理論タンパク質物性科学の最前線:理論と実験との密な協働」
  • [学会発表] Evaluating contribution of pineal opsin, parapinopsin-based color opponency to preference for dark and light in zebrafish larvae2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Saito, Seiji Wada, Baoguo Shen, Genki Nakata , Mitsumasa Koyanagi and Akihisa Terakita
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第41回東京大会
  • [学会発表] A signaling pathway of “color information” generated in parapinopsin-expressing pineal photoreceptor cells to brain neurons in zebrafish2019

    • 著者名/発表者名
      Seiji Wada, Baoguo Shen, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第41回東京大会
  • [学会発表] Optical regulation of intracellular signaling using bistable animal opsins2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsumasa Koyanagi, Seiji Wada, Baoguo Shen, Takashi Nagata, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第41回大会
  • [学会発表] サメを知らずに脊椎動物を語れるかーゲノムから視覚を探る2019

    • 著者名/発表者名
      工樂 樹洋、山口 和晃、小柳 光正、寺北 明久
    • 学会等名
      基礎生物学研究所セミナー「異分野融合による次世代光生物学研究会」
  • [学会発表] 動物のオプシンの起源の探索2019

    • 著者名/発表者名
      小柳 光正、高橋 直樹、寺北明久
    • 学会等名
      基礎生物学研究所セミナー「異分野融合による次世代光生物学研究会
  • [学会発表] 板鰓類のゲノム解析:「サメらしさ」に分子から迫る2019

    • 著者名/発表者名
      工樂 樹洋、原 雄一郎、山口 和晃、野津 了、小柳 光正、寺北 明久、喜屋 武樹、西田 清徳、兵藤 晋、佐藤 圭一
    • 学会等名
      基礎生物学研究所セミナー「異分野融合による次世代光生物学研究会
  • [学会発表] 松果体におけるオプシンの分子特性と波長識別2019

    • 著者名/発表者名
      和田 清二、沈 宝國、山下(川野)絵美、永田 崇、日比 正彦、保 智己、小柳 光正、寺北 明久
    • 学会等名
      基礎生物学研究所セミナー「異分野融合による次世代光生物学研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] ゼブラフィッシュにおいて松果体光受容タンパク質が関わる光点灯時の遊泳活性の制御2019

    • 著者名/発表者名
      中田 玄樹、和田 清二、小柳 光正、寺北 明久
    • 学会等名
      日本動物学会第90回大阪大会
  • [学会発表] ハエトリグモの視物質の吸収スペクトルと奥行き知覚メカニズムの進化との関係2019

    • 著者名/発表者名
      小柳 光正、永田 崇、斉藤 智香、寺北 明久
    • 学会等名
      日本動物学会第90回大阪大会
  • [学会発表] サメのゲノム配列から明らかとなった生息水深への視覚の適応2019

    • 著者名/発表者名
      山口 和晃、小柳 光正、原 雄一郎、野津 了、佐藤 圭一、寺北 明久、工樂 樹洋
    • 学会等名
      日本動物学会 第90回大阪大会
  • [学会発表] 無顎類ヤツメウナギの脳深部に存在する新規光受容器官の非視覚オプシンに着目した組織学的解析2019

    • 著者名/発表者名
      山下(川野)絵美、由良 南々帆,小柳 光正、和田 清二、寺北 明久,保 智己
    • 学会等名
      日本動物学会第90回大阪大会
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ松果体における波長検出に関わる光受容タンパク質パラピノプシンの不活性化機構の解析2019

    • 著者名/発表者名
      沈 宝国、和田 清二、永田 崇、山下(川野)絵美、小柳 光正、寺北 明久
    • 学会等名
      日本動物学会第90回大阪大会
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ松果体における色情報検出を担う光受容体2019

    • 著者名/発表者名
      和田 清二、沈 宝國、山下(川野)絵美、永田 崇、日比 正彦、保 智己、小柳 光正、寺北 明久
    • 学会等名
      日本動物学会第90回大阪大会
    • 招待講演
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ松果体における非感色性光応答を担う光受容タンパク質の解析2019

    • 著者名/発表者名
      和田 清二、沈 宝國、山下(川野)絵美、永田 崇、日比 正彦、保 智己、小柳 光正、寺北 明久
    • 学会等名
      日本動物学会第90回大阪大会
  • [学会発表] 光平衡型オプシンの分子特性とその機能への寄与2019

    • 著者名/発表者名
      寺北 明久
    • 学会等名
      ISSP ワークショップ「レチナールタンパク質の光機能発現の物理と化学」
    • 招待講演
  • [学会発表] 無脊椎動物視覚ロドプシンにおける対イオン-プロトン化シッフ塩基間相互作用の変異体解析2019

    • 著者名/発表者名
      永田 崇、小柳 光正、塚本 寿夫、Eshita Mutt、Gebhard F. X. Schertler、Xavier Deupi、寺北 明久
    • 学会等名
      ISSPワークショップ「レチナールタンパク質の光機能発現の物理と化学」
  • [学会発表] オプシンファミリーに近縁なGPCRに着目したオプシンの起源の探索2019

    • 著者名/発表者名
      小柳 光正、高橋 直樹、寺北 明久
    • 学会等名
      日本進化学会第21回大会
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ松果体に発現する非視覚光受容タンパク質による行動の制御2019

    • 著者名/発表者名
      中田 玄樹、藤井 耀、和田 清二、小柳 光正、寺北 明久
    • 学会等名
      2019年度動物学会近畿支部研究発表会
  • [学会発表] Non-visual and non-classical animal photoreceptors: contribution of bistable nature of opsin to non-visual photoreception in teleost pineal organs2019

    • 著者名/発表者名
      寺北 明久
    • 学会等名
      17th International Congress on Photobiology (Barcelona, Spain)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Color dependent light regulation of cell responses by a non-visual bistable opsin parapinopsin2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsumasa Koyanagi, Seiji Wada, Baoguo Shen, Takashi Nagata, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      17th International Congress on Photobiology (Barcelona, Spain)
    • 国際学会
  • [学会発表] A single kind of opsin-based color opponency in the zebrafish pineal photoreceptor cells2019

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Terakita
    • 学会等名
      The 10th International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rearrangement of the counterion-retinylidene Schiff base interaction upon light activation of an invertebrate rhodopsin2019

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Terakita
    • 学会等名
      2019 FASEB SUMMER RESEARCH CONFERENCES, The Biology & Chemistry of Vision(Colorado, USA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectral tuning in butterfly long wavelength-sensitive visual opsins2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Saito, Mitsumasa Koyanagi, Tomohiro Sugihara, Takashi Nagata, Kentaro Arikawa, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      2019 FASEB SUMMER RESEARCH CONFERENCES, The Biology & Chemistry of Vision(Colorado, USA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Chromatic response with a single kind of opsin in the zebrafish pineal organ2019

    • 著者名/発表者名
      Seiji Wada, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      2019 FASEB SUMMER RESEARCH CONFERENCES, The Biology & Chemistry of Vision(Colorado, USA)
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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