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2014 年度 実績報告書

動物の多様なロドプシン類を利用した新しい光遺伝学的技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 25650117
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) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードロドプシン / Gタンパク質共役型受容体 / 情報伝達 / 光遺伝学
研究実績の概要

多様な動物のロドプシン類の性質を利用して、光遺伝学において利用できる新規のツールを得ることを目的として解析を行い、以下の結果が得られた。
(1)光強度に依存して細胞内二次メッセンジャー量を変化させるだけではなく、光の波長の違いによっても二次メッセンジャーの濃度を変化させることができるロドプシン類を探索した。さまざまな非視覚ロドプシン類や無脊椎動物の視覚ロドプシン類を発現する培養細胞をUV光、青色光、緑色光の3種類の光により繰り返して照射し、細胞内cAMP(二次メッセンジャー)濃度を測定した。その結果、パラピノプシン発現細胞では、それぞれの色の光で、何度でも同程度のcAMP濃度を示した。すなわち、パラピノプシンは「色」により細胞内のcAMP濃度を制御できるツールとして使用できることが示唆された。
(2)マウス小脳のプルキンエ細胞に特異的なプロモータ下で非視覚型ロドプシン類のキメラ変異体等を明確に機能させるためには、細胞における発現量を可能な限り高めることの重要性が示唆された。いくつかの無脊椎動物の非視覚ロドプシン類は、それらの遺伝子コドンを哺乳類(ヒト)で頻度高く使われているコドンに変更することにより、発現量が格段に上昇することがわかった。
(3)体内にユビキタスに存在する発色団である13シス型レチナールの結合能を持つオプシン(ハマダラカOpn3)を、ゼブラフィシュに遺伝子導入し、嗅細胞に特異的に発現させることに成功した。匂い物質の代わりに光を用いて嗅覚行動を起こさせることが可能であると考えられた。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Green-sensitive opsin is the photoreceptor for photic entrainment of an insect circadian clock2015

    • 著者名/発表者名
      S. Kodama, Y. Kamae, M. Koyanagi, K. Tatewaki, E. Hassaneen, ASM Saifullah, T. Yoshii, A. Terakita and K. Tomioka
    • 雑誌名

      Zool. Let

      巻: 1 ページ: 11

    • DOI

      10.1186/s40851-015-0011-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Distribution of Mammalian-like melanopsin in cyclostome retinas exhibiting a different extent of visual functions2014

    • 著者名/発表者名
      L. Sun, E. Kawano-Yamashita, T. Nagata, H. Tsukamoto, Y. Furutani, M. Koyanagi and A. Terakita
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 9 ページ: e108209

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0108209

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Intramolecular interactions that induces helical rearrangement upon rhodopsin activation: Light-induced structural changes in metarhodopsin IIa probed by cysteine S-H stretching vibrations2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamazaki, T. Nagata, A. Terakita, H. Kandori, Y. Shichida and Y. Imamoto
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem

      巻: 289 ページ: 13792-13800

    • DOI

      10.1074/jbc.M113.527606

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Functional properties of opsins and their contribution to light-sensing physiology2014

    • 著者名/発表者名
      A. Terakita and T. Nagata
    • 雑誌名

      Zool. Sci

      巻: 31 ページ: 653-659

    • DOI

      10.2108/zs140094

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ”非視覚”型光受容タンパク質Opn3とそのGPCR研究への応用2014

    • 著者名/発表者名
      小柳光正、寺北明久
    • 雑誌名

      ファルマシア

      巻: 50 ページ: 893-895

    • 査読あり
  • [学会発表] Molecular basis of wavelength discrimination in the pineal organs of lower vertebrates2014

    • 著者名/発表者名
      A. Terakita
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      長浜ロイヤルホテル(滋賀県・長浜市)
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-08
    • 招待講演
  • [学会発表] Identification of a visible light-sensitive pigment involved in the wavelength discrimination in the lamprey pineal organ2014

    • 著者名/発表者名
      Seiji Wada, Emi Kawano-Yamashita, Satoshi Tamotsu, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      長浜ロイヤルホテル(滋賀県・長浜市)
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-08
  • [学会発表] Molecular property and distribution of mammalian-like melanopsins in lamprey and hagfish2014

    • 著者名/発表者名
      Lanfang Sun, Emi Kawano-Yamashita, Takashi Nagata, Hisao Tsukamoto, Yuji Furutani, Mitsumasa Koyanagi, Akihisa Terakita
    • 学会等名
      16th International Conference on Retinal Proteins
    • 発表場所
      長浜ロイヤルホテル(滋賀県・長浜市)
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-08
  • [学会発表] Analysis of molecular properties of various opsins by bioluminescence monitoring of second-messengers in cultured cells2014

    • 著者名/発表者名
      永田 崇, 杉原 智博, 小柳 光正, 寺北 明久
    • 学会等名
      第52回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-25
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ松果体の波長識別に関わる神経投射の組織学的解析2014

    • 著者名/発表者名
      小坂 成章,山下(川野) 絵美,和田 清二,小柳 光正,寺北 明久
    • 学会等名
      日本動物学会第85回大会
    • 発表場所
      東北大学・川内北キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-11
  • [学会発表] ヒトメラノプシンとマウスメラノプシンの違い2014

    • 著者名/発表者名
      塚本 寿夫,久保 義弘,David Farrens, 小柳 光正,寺北 明久, 古谷 祐詞
    • 学会等名
      日本動物学会第85回大会
    • 発表場所
      東北大学・川内北キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-11
  • [学会発表] ナメクジウオにおける新規光受容細胞の特徴2014

    • 著者名/発表者名
      小柳 光正,尾花 愛梨,窪川 かおる,寺北 明久
    • 学会等名
      日本動物学会第85回大会
    • 発表場所
      東北大学・川内北キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-11
  • [学会発表] 円口類ヤツメウナギの脳深部に発現する非視覚オプシンの組織学的解析2014

    • 著者名/発表者名
      山下(川野) 絵美,小柳 光正,和田 清二,保 智己,寺北 明久
    • 学会等名
      日本動物学会第85回大会
    • 発表場所
      東北大学・川内北キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-11
  • [学会発表] ハエトリグモの第一次視覚中枢における主眼視細胞の投射様式2014

    • 著者名/発表者名
      永田 崇,木下 充代,蟻川 謙太郎,小柳 光正,寺北 明久
    • 学会等名
      日本動物学会第85回大会
    • 発表場所
      東北大学・川内北キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-11
  • [学会発表] ヤツメウナギ松果体の波長識別に関わる光受容細胞の解析2014

    • 著者名/発表者名
      和田 清二,山下(川野) 絵美,保 智己,小柳 光正,寺北 明久
    • 学会等名
      日本動物学会第85回大会
    • 発表場所
      東北大学・川内北キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-11
  • [学会発表] 円口類ヤツメウナギ松果体の波長識別に関わる光受容細胞の解析2014

    • 著者名/発表者名
      和田 清二,山下(川野) 絵美,保 智己,小柳 光正,寺北 明久
    • 学会等名
      第18回日本光生物学協会年会
    • 発表場所
      大阪市立大学・杉本キャンパス(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2014-08-22 – 2014-08-22
  • [学会発表] 円口類ヤツメウナギの脳深部に発現する非視覚オプシンの解析2014

    • 著者名/発表者名
      山下(川野) 絵美,小柳 光正,和田 清二,保 智己,寺北 明久
    • 学会等名
      第18回日本光生物学協会年会
    • 発表場所
      大阪市立大学・杉本キャンパス(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2014-08-22 – 2014-08-22
  • [学会発表] 哺乳類メラノプシンが示す多様な分子特性2014

    • 著者名/発表者名
      塚本 寿夫,久保 義弘,David Farrens,小柳 光正,寺北 明久,古谷 祐詞
    • 学会等名
      第18回日本光生物学協会年会
    • 発表場所
      大阪市立大学・杉本キャンパス(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2014-08-22 – 2014-08-22
  • [学会発表] 培養細胞発現系を用いた二次メッセンジャーの濃度変化に基づくロドプシン類の分子特性の解析方法の検討2014

    • 著者名/発表者名
      杉原 智博,永田 崇,小柳 光正,寺北 明久
    • 学会等名
      第18回日本光生物学協会年会
    • 発表場所
      大阪市立大学・杉本キャンパス(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2014-08-22 – 2014-08-22
  • [学会発表] 二種類の円口類における哺乳類型メラノプシンの網膜内分布の比較2014

    • 著者名/発表者名
      孫 蘭芳,山下(川野) 絵美,永田 崇,塚本 寿夫,古谷 祐詞,小柳 光正,寺北 明久
    • 学会等名
      第18回日本光生物学協会年会
    • 発表場所
      大阪市立大学・杉本キャンパス(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2014-08-22 – 2014-08-22
  • [図書] Evolution of Visual and Non-visual Pigments2014

    • 著者名/発表者名
      E. Kawano-Yamashita, M. Koyanagi, S. Wada and A. Terakita
    • 総ページ数
      21
    • 出版者
      Springer
  • [図書] 生体模倣技術と新材料・新製品開発への応用2014

    • 著者名/発表者名
      寺北明久
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      (株)技術情報協会

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公開日: 2016-06-01  

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