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2011 年度 実施状況報告書

脊椎動物新規紫外線受容タンパク質の機能発現メカニズムの解析

研究課題

研究課題/領域番号 23770074
研究機関京都大学

研究代表者

山下 高廣  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (50378535)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2013-03-31
キーワード光受容 / 蛋白質 / 紫外光 / 脳・神経
研究概要

ヒトを含む脊椎動物に広く見いだされる光受容タンパク質であるOpn5は、2002年に単離されたもののその分子特性や生理機能が未知であった。Opn5は、哺乳類は1種類(Opn5m)しか遺伝子を持たないが、哺乳類以外の脊椎動物はそれ以外に2種類(Opn5L1とOpn5L2)の遺伝子を持つことがわかっている。研究代表者は最近、ニワトリOpn5mの分子特性を解析し、紫外光を受容しGタンパク質を活性化することを見いだした。また、ニワトリにおいて網膜のアマクリン細胞・神経節細胞、松果体、視床下部の室傍器官に発現を確認した。以上の研究背景の元に、本研究課題ではOpn5の機能発現メカニズムを網羅的に解析することを目的とし、本年は以下の成果を得た。1.ニワトリOpn5L2の分子特性の解析を行った。その結果、Opn5m同様に紫外光の受容能があり、可視光受容状態に変換した後Gタンパク質を活性化することがわかった。しかし、両者ではGタンパク質活性化状態の吸収極大が約50nm異なっていた。さらに、ニワトリOpn5L2は、網膜のアマクリン細胞・神経節細胞、視床下部の一部、副腎に発現することを見いだした。これらの組織の中には光受容器官とは考えられないものもあり、光受容以外の機能に関わる可能性が考えられた。2.ヒト、マウス、カエル、ゼブラフィッシュのOpn5mのリコンビナント体を培養細胞で作製・精製することに成功し、すべてニワトリOpn5mと同様に紫外光感受性であることがわかった。つまり、Opn5は脊椎動物における紫外光受容の共通分子基盤を提供できることが示された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年の研究実施計画通り、ニワトリの他のサブタイプのOpn5、さらには他の動物のOpn5mの分子特性の解析に成功しており、順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

ニワトリの3つのOpn5サブタイプのうち、残り1つのOpn5L1の分子特性解析を進める。また、Opn5サブタイプ間の分子特性を比較し、その違いを生み出すアミノ酸残基の同定など分子メカニズムを明らかにする。

次年度の研究費の使用計画

本研究を推進するための設備備品はほぼ揃っている。そこで、試料調整・解析のために必要な、遺伝子関連・細胞培養関連・分光解析関連の消耗品を購入する。また、研究成果を発表するための旅費として使用することを計画している。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] The C-Terminus of the G Protein α Subunit Controls the Affinity of Nucleotides.2012

    • 著者名/発表者名
      N. Kimata
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 51 ページ: 2768-2774

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A non-mammalian type opsin 5 functions dually in the photoreceptive and non-photoreceptive organs of birds.2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ohuchi
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 7 ページ: e31534

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photochemical nature of parietopsin.2012

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

      Biochemistry

      巻: 51 ページ: 1933-1941

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vertebrate ancient-long opsin has molecular properties intermediate between those of vertebrate and invertebrate visual pigments.2011

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

      Biochemistry

      巻: 50 ページ: 10484-10490

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative fluorescence resonance energy transfer analysis of metabotropic glutamate receptors: implications about the dimeric arrangement and rearrangement upon ligand bindings.2011

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

      J. Biol. Chem.

      巻: 286 ページ: 22971-22981

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脊椎動物新規紫外光受容タンパク質~ヒトも紫外線を感じる?~2011

    • 著者名/発表者名
      山下高廣
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 51 ページ: 186-187

  • [学会発表] What should we learn from animal opsin diversification? Novel UV light-sensing system in vertebrates2011

    • 著者名/発表者名
      山下高廣
    • 学会等名
      日本生物物理学会第49回年会(招待講演)
    • 発表場所
      兵庫県立大学
    • 年月日
      2011年9月17日
  • [学会発表] Functional evolution of opsins -Novel UV light-sensing system in vertebrates-2011

    • 著者名/発表者名
      山下高廣
    • 学会等名
      日本進化学会第13回大会(招待講演)
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2011年7月30日

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公開日: 2013-07-10  

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