七田芳則 理学研究科名誉教授（現?立命館大学客員教授）、山下高廣 同助教、酒井佳寿美 同研究員、筒井圭 同博士課程学生らの研究グループは、ショウジョウバエの脳内で生体リズムの調節に関わる光センサータンパク質を解析し、紫外光を中心に紫色光?青色光も受容できるユニークなセンサーであることを明らかにしました。
本研究成果は、2017年8月4日に英国の科学誌「Scientific Reports」にて発表されました。
研究者からのコメント
动物は周りの光环境から様々な情报を得ています。ものの形や色を认识する视覚だけでなく、光环境の変化から时刻や季节の认识を行っています。このような多様な光受容のために、动物は眼や脳などに光センサータンパク质を持っています。本研究は、ショウジョウバエの脳で时刻の认识に関わる光センサータンパク质が、紫外光を中心に幅広い波长の光を感じるユニークなセンサーであることを明らかにしたものです。本研究から、动物が脳内で光を感じる仕组みの理解が深まると期待されます。
本研究成果のポイント
- ショウジョウバエの脳で时刻の认识に関わる光センサータンパク质は、紫外光を中心に紫色光?青色光も受容できるユニークなセンサーである。
- このタンパク质は、紫外光と青色光それぞれを感じる视覚のセンサータンパク质が合わさってカバーする光波长を1つでカバーでき、一人二役の働きをする。
- 他の动物でも脳内に紫外光を感じるセンサータンパク质があることが报告されており、ヒトは「见る」ことができない紫外光も、动物の脳では「感じる」ことができ、そこから重要な情报を得ていると考えられる。
概要
多くの动物は、ものの形や色を认识するために、眼に视覚の光センサータンパク质（オプシン）を持っています。ヒトも暗がりで明暗を认识するオプシン（ロドプシン）と明るい所で色识别を行う3种类のオプシン（赤色光?緑色光?青色光それぞれを受容する）を持つことがよく知られています。さらに、最近の様々な动物の研究から、オプシンは眼以外の脳内などでも机能していることが分かってきました。これら眼以外で働くオプシンは、视覚とは异なる光受容机能、例えば周りの光环境の変化から时刻や季节を知ること、に関わると考えられます。
今回本研究グループが解析を行ったショウジョウバエは、昆虫のモデル生物として多くの研究者に広く利用されています。ショウジョウバエは、緑色光?青色光?紫色光?紫外光それぞれに高い感受性を示す计6つのオプシンを眼に持つことが分かっています。つまり、これらのオプシンの组み合わせにより、ものの形や色を认识しています。そして、ショウジョウバエはもう1つ、「第7のオプシン（搁丑7）」を持つことが知られていました。しかし、この搁丑7は眼では働いていません。では、どこで働いているのか、さらには、どの波长の光を吸収するのか、どのような生理机能に関わるのか、など多くが谜でした。
本研究グループは、この解析が遅れている搁丑7の性质を调べました。试行错误を行い人工的にタンパク质を作製したところ、紫外光感受性のオプシンであることが分かりました。さらに、搁丑7は紫外光を中心に青色光まで幅広い范囲の光波长を受容できることが确认できました。このような広范囲の光波长を1つでカバーできるオプシンはこれまでに知られていません。眼で働く视覚のオプシンの场合、このような広范囲の光波长をカバーするためには、紫外光と青色光それぞれに感受性のあるオプシン2种类が必要です。搁丑7は1つで视覚のオプシン2つの范囲をカバーし、一人二役の働きをすると言えます。搁丑7の研究は今年に入って大きな进展があり、脳内で时刻の认识のために働いていることが明らかにされました。つまり、ショウジョウバエは、紫外光を中心に青色光までの広范囲の光波长を脳で受容することにより、「今、何时？」を确认していると言えます。
図：ショウジョウバエの眼と脳の光センサー
视覚の光センサー（左）と脳内の光センサー搁丑7（右）とを比较すると、搁丑7は紫外光を中心に紫色光?青色光も受容できるセンサーであることが分かる。
详しい研究内容について
书誌情报
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Kazumi Sakai, Kei Tsutsui, Takahiro Yamashita, Naoyuki Iwabe, Keisuke Takahashi, Akimori Wada and Yoshinori Shichida (2017) Drosophila melanogaster rhodopsin Rh7 is a UV-to-visible light sensor with an extraordinarily broad absorption spectrum. Scientific Reports, 7, 7349.
