2018 Fiscal Year Research-status Report
新規光受容タンパク質が発現する脳内光受容器官の新規の生理機能に関する解析
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18K06336
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| Research Institution | Nara Women's University |
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Principal Investigator |
山下 絵美 (川野) 奈良女子大学, 自然科学系, 助教 (80804583)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ロドプシン / 光受容 / 非視覚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
下等脊椎動物は眼外に多様な光受容能を持っており、眼外からの光情報を視覚以外の様々な生理機能（例えば生体リズムなど）の調節に利用している。最近、最も下等な脊椎動物のひとつである無顎類ヤツメウナギの脳から、新規の光受容タンパク質遺伝子の単離に成功した。さらに、その光受容タンパク質が、ヤツメウナギの脳深部に存在する特徴的な組織学的特性を有する神経細胞で発現することも見出した。このことは、脳深部光受容器官が担うこれまでに知られていない新しい生理機能が存在する可能性を示唆するものであった。そこで本研究では、新規光受容タンパク質が発現する脳深部光受容器官に着目し、この光受容タンパク質が発現する細胞が、どのような波長の光情報をどの神経細胞に伝達するのかを解析して、ヤツメウナギの脳深部に発現する新規光受容タンパク質が関わる新しい生理機能を理解することを目指している。平成30年度は以下の解析を行った。
・培養細胞系で新規オプシンを強制発現させ、細胞生物学的手法を用いて新規オプシンの光反応を測定したところ、光に対して明瞭な反応を示すことが明らかになった。また、同方法を用いることで、新規オプシンの波長感受性や、新規オプシンと共役するGタンパク質のサブタイプを決定することができた。
・本研究で着目しているヤツメウナギの新規脳深部光受容細胞と類似した組織的特徴をもつ細胞集団は、魚類などの他の脊椎動物にも広く存在することが報告されている。そこで、様々な硬骨魚類を用いて、それらの細胞群の組織学的な同定を試みたところ、複数の神経核が標識され、それらを脳深部光受容器官の候補領域とした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、新規オプシンを培養細胞系で発現させ、再構成色素の吸収スペクトルなどの分子特性を分光学的に解析することを目指していたが、残念ながら新規オプシンの光反応を検出することができなかった。一方で、細胞生物学的手法を用いることで、新規オプシンの光反応や波長感受性のみならず、共役するGタンパク質のサブタイプについても決定することができた。今回、新規オプシンによって駆動されるシグナル伝達系を推定できたことは、新規オプシン発現細胞がどのような光反応をし、どのような神経情報を伝達するのかを明らかにするうえで、非常に重要な知見であると言える。また、硬骨魚類を用いた解析では、新しい生理機能を担う脳深部光受容器官の候補領域として、数か所の神経核を選定することができた。これによって、本研究で着目する脳深部光受容器官が担う新しい生理機能について、その多様性を理解するための足掛かりが得られたものと考えられる。そこで、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヤツメウナギの脳深部光受容器官に関しては、新規オプシン発現細胞が投射する神経細胞を、神経トレーサー法や免疫組織化学的手法を用いて組織学的に同定し、新規オプシンが制御する生理機能の推定を行う。
今回の硬骨魚類での解析結果をもとに、脳深部光受容器官の候補領域に挙げられた神経核やその近傍の細胞群における光受容タンパク質やシグナル伝達分子の発現パターンをin situ hybridizationや免疫組織化学的手法を用いて組織学的に解析する。また、それらの細胞群を中心とした神経ネットワークについての組織学的解析を試みる。
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Research Products
(5 results)
