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2018 年度 実績報告書

ロドプシン類の発色団変換を利用した新規光遺伝学の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16K14778
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) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードオプシン / 発色団レチナール / 光遺伝学
研究実績の概要

A1/A2レチノイド変換酵素を用いて、発色団レチナールをA2型に変換し、オプシンの吸収領域をより長波長シフトさせ、光遺伝学的に有用なオプシンツールを生体内で作り出すことを目標に解析を行った。前年度に引き続き、培養細胞系を用いて、ロドプシン遺伝子とA1/A2レチノイド変換酵素を同時に発現し、生成オプシン色素の吸収スペクトルや波長感受性の解析を行った。まず、レチノイド変換酵素のみを発現させ、A1レチナールがA2レチナールに変換される速度、量などを検討した。その結果、オプシンの発現速度とほぼ同じような発現プロフィールを示し、想定よりわずかな量のA1レチノイドしかA2型に変換されないことがわかった。オプシンの発現プロフィールとの比較から、同時に発現させるために、ロドプシン遺伝子とA1/A2レチノイド変換酵素を1つのプロモーターによりポリシストロニックに発現させることは、オプシンがA2レチナールを結合する割合をむしろ低くすることがわかった。さらに、A1/A2レチノイド変換酵素をオプシンよりも相対的に多量に発現する必要性も示唆された。すなわち、A1/A2レチノイド変換酵素を光遺伝学に用いるためには、A1/A2レチノイド変換酵素を先に、より強いプロモーターで発現させ、少なくとも細胞内あるいは組織内のA2レチノイドの比率を高めておく必要があることが示唆された。具体的には、熱ショックプロモーターと組み合わせることにより、光遺伝学的に利用できる可能性が考えられた。

  • 研究成果

    (39件)

すべて 2019 2018 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 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 8件、 招待講演 4件)

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

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Manchester
  • [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] Shark genomes provide insights into elasmobranch evolution and the origin of vertebrates2018

    • 著者名/発表者名
      Hara Yuichiro et al.
    • 雑誌名

      Nature Ecology & Evolution

      巻: 2 ページ: 1761~1771

    • DOI

      10.1038/s41559-018-0673-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Color opponency with a single kind of bistable opsin in the zebrafish pineal organ2018

    • 著者名/発表者名
      Wada Seiji、Shen Baoguo、Kawano-Yamashita Emi、Nagata Takashi、Hibi Masahiko、Tamotsu Satoshi、Koyanagi Mitsumasa、Terakita Akihisa
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 115 ページ: 11310~11315

    • DOI

      10.1073/pnas.1802592115

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Convergent evolution of tertiary structure in rhodopsin visual proteins from vertebrates and box jellyfish2018

    • 著者名/発表者名
      Gerrard Elliot、Mutt Eshita、Nagata Takashi、Koyanagi Mitsumasa、Flock Tilman、Lesca Elena、Schertler Gebhard F. X.、Terakita Akihisa、Deupi Xavier、Lucas Robert J.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 115 ページ: 6201~6206

    • DOI

      10.1073/pnas.1721333115

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 板鰓類3種のゲノム解析:「サメらしさ」に分子から迫る2019

    • 著者名/発表者名
      原 雄一郎,山口 和晃,野津 了,小柳 光正,喜屋武 樹,寺北 明久、西田 清徳,兵藤 晋,佐藤 圭一,工樂 樹洋
    • 学会等名
      平成31年度日本水産学会春季大会
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ松果体の単一オプシンによる色情報検出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
      第13回バイオイメージングフォーラム&基礎生物学研究所重点共同利用 合同シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Contribution of parapinopsin molecular property to cellular light responses in the zebrafish pineal organ2019

    • 著者名/発表者名
      Baoguo Shen, Seiji Wada, Emi Kawano-Yamashita, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      10th OCARINA International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Animal opsins: non-visual functions and optogenetic applications2019

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Terakita
    • 学会等名
      10th OCARINA International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Behavioral investigation of non-visual photoreception with pineal-specific opsin- knockout zebrafish2019

    • 著者名/発表者名
      Genki Nakata, Seiji Wada, Mitsumasa Koyanagi and Akihisa Terakita
    • 学会等名
      10th OCARINA International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of the pineal wavelength discrimination based on a pineal-specific opsin parapinopsin in the zebrafish behaviours2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Saito, Seiji wada, Baoguo Shen, Takashi Nagata, Mitsumasa Koyanagi and Akihisa Terakita
    • 学会等名
      10th OCARINA International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] A nobel type of opsin with optogenetic potential: animal opsin-based photopigment as a potential dark-active and light-Inactivated G protein-coupled receptor2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nagata, Mitsumasa Koyanagi, Robert Lucas, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      10th OCARINA International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] “Detection of “color changes” with a single kind of opsin in the zebrafish pineal organ2019

    • 著者名/発表者名
      Seiji Wada, Baoguo Shen, Emi Kawano-Yamashita, Takashi Nagata, Masahiro Hibi, Satoshi Tamotsu, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      10th OCARINA International Symposium
  • [学会発表] 板鰓類の視覚を司る遺伝子と生息環境の関係を探る2018

    • 著者名/発表者名
      山口 和晃,小柳 光正,原 雄一郎,寺北 明久,工樂 樹洋
    • 学会等名
      板鰓類シンポジウム2018
  • [学会発表] Relationship between absorption spectra of spider rhodopsins and evolution of depth perception mechanism2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsumasa Koyanagi, Takashi Nagata, Tomoka Saito, Yu Maekawa, Gen Suwa, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第40回大会
  • [学会発表] Contribution of a pineal opsin to light-suppressed melatonin secretion and light-regulated locomotor activity in zebrafish pineal organ2018

    • 著者名/発表者名
      Genki Nakata, Seiji Wada, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第40回大会
  • [学会発表] Histochemical investigation of phototransduction-related gene expression in zebrafish pineal photoreceptor cells2018

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nishioka, Takashi Nagata, Seiji Wada, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第40回大会
  • [学会発表] Comparative investigation of light responses of pineal photoreceptor cells containing different types of opsins with transgenic zebrafish2018

    • 著者名/発表者名
      Baoguo Shen, Seiji Wada, Emi Kawano-Yamashita, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第40回大会
  • [学会発表] Relationship between pineal wavelength discrimination involving parapinopsin and natural light conditions in the zebrafish2018

    • 著者名/発表者名
      Seiji Wada, Baoguo Shen, Emi Kawano-Yamashita, Takashi Nagata, Masahiko Hibi, Satoshi Tamotsu, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第40回大会
  • [学会発表] Histochemical investigation of non-visual opsin-expressing photoreceptor cells in the larval and adult lamprey brains2018

    • 著者名/発表者名
      Emi Kawano-Yamashita, Satoshi Tamotsu, Mitsumasa Koyanagi, Seiji Wada, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第40回大会
  • [学会発表] Opsins involved in the visual function of the terrestrial slug Limax2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Matsuo, Mitsumasa Koyanagi, Tomohiro Sugihara, Akihisa Terakita, Haruka Hishiyama, Yuko Matsuo
    • 学会等名
      日本比較生理生化学会第40回大会
  • [学会発表] ク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2018

    • 著者名/発表者名
      小柳 光正,永田 崇,斉藤 智香,前川 優,諏訪 元,寺北 明久
    • 学会等名
      日本動物学会第89回大会
  • [学会発表] 幼生期及び成体期のヤツメウナギにおける非視覚オプシンが発現する脳深部光受容器官の組織学的解析2018

    • 著者名/発表者名
      山下(川野)絵美,保 智己,小柳 光正,和田 清二,寺北 明久
    • 学会等名
      日本動物学会第89回大会
  • [学会発表] チョウの生殖行動を制御する光受容体2018

    • 著者名/発表者名
      塚本 寿夫,内山 博允,秋山 時穂,小柳 光正,古谷 祐詞,寺北 明久,蟻川 謙太郎
    • 学会等名
      日本動物学会第89回大会
  • [学会発表] ナメクジの視覚機能に関わるオプシンの解析2018

    • 著者名/発表者名
      松尾 亮太,小柳 光正,杉原 智博,寺北 明久,西山 春佳,松尾 優
    • 学会等名
      日本動物学会第89回大会
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ松果体における波長識別を担う光受容体2018

    • 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89回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 松果体におけるパラピノプシンの寄与する光応答と自然光との関わり2018

    • 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89回大会
  • [学会発表] 遺伝子導入ゼブラフィッシュを用いたオプシンの分子特性が寄与する松果体の光応答の解析2018

    • 著者名/発表者名
      沈 宝國,和田 清二,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89回大会
  • [学会発表] Dark-active and light-inactivated G protein-coupled receptors based on an animal opsin, peropsin2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nagata, Mitsumasa Koyanagi,Robert Lucas and Akihisa Terakita
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Analyses of pineal photoresponses using opsin-deficient and -replaced zebrafish mutants2018

    • 著者名/発表者名
      Seiji Wada, Baoguo Shen, Emi Kawano-Yamashita, Takashi Nagata, Masahiko Hibi, Satoshi Tamotsu, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      第24回小型魚類研究会
  • [学会発表] クモのロドプシンの分子進化と奥行き知覚メカニズムの関係2018

    • 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
      日本進化学会第20回大会
  • [学会発表] サメのオプシン遺伝子レパートリーと生息環境との関係を探る2018

    • 著者名/発表者名
      山口 和晃,小柳 光正,原 雄一郎,寺北 明久,工樂 樹洋
    • 学会等名
      日本進化学会第20回大会
  • [学会発表] 全トランスレチナール結合オプシン・ペロプシンの光不活性化型GPCRとしての性質2018

    • 著者名/発表者名
      永田 崇,小柳 光正,Robert Lucas,寺北 明久
    • 学会等名
      第20回日本光生物学協会年会
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ松果体における1種類のオプシンに基づく波長検出応答2018

    • 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
      第20回日本光生物学協会年会
  • [学会発表] Contribution of opsin bistability to color opponency in the zebrafish pineal organs2018

    • 著者名/発表者名
      Akihisa Terakita
    • 学会等名
      18th International Conference on Retinal Proteins, Ontario, Canada
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Peropsin as a potential light-inactivated G protein-coupled receptor2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nagata, Mitsumasa Koyanagi, Robert Lucas, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      18th International Conference on Retinal Proteins, Ontario, Canada
    • 国際学会
  • [学会発表] Color opponency with a bistable pigment parapinopsin in the zebrafish pineal organ2018

    • 著者名/発表者名
      Seiji Wada, Baoguo Shen, Emi Kawano-Yamashita, Takashi Nagata, Masahiko Hibi, Satoshi Tamotsu, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      18th International Conference on Retinal Proteins, Ontario, Canada
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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