松果体関連器官における波長識別を担う非視覚オプシンの分子特性と機能の関係

松果体関連器官の波長識別応答の分子基盤を眼の波長識別（色覚）の分子基盤と比較し、その違いの機能的・進化的な意味を明らかにすることを目的として、以下の研究を実施した。（１）ゼブラフィッシュの松果体は、紫外光（UV光）と可視光の比率を検出する。その波長識別のUV光受容を担っている光受容タンパク質（オプシン）であるパラピノプシンをUV光感受性の視覚オプシン（UV光感受性視物質）と入れ替えた変異体、および、眼のUV光感受性視物質をパラピノプシンと入れ替えた変異体の作製を開始した。具体的には、CRISPR/Cas9システムによりパラピノプシンの遺伝子を破壊したゼブラフィッシュの受精卵に、パラピノプシン上流配列下でGCaMP（カルシウム感受性緑色蛍光タンパク質）およびUV視物質を発現させるDNAコンストラクトをインジェクトし、変異体の作製を試みた。その結果、稚魚において、GCaMPが松果体で発現していることを、GCaMPの蛍光観察により明らかにした。また、UV光感受性視物質が発現していることを確かめるために、UV視物質に対する抗体の作製にも成功した。（２）ゼブラフィッシュの松果体でのUV光と可視光の波長識別を詳細に解析するために、GCaMPを松果体光受容細胞に発現させた変異体を用いて、松果体の光受容細胞の波長識別のカルシウムイメージング法について検討した。その結果、蛍光顕微鏡を用いてイメージングを行った時は、青色励起光が刺激光にもなるため、青色に対する光受容細胞の光応答がイメージングできることが分かった。具体的には、松果体の波長識別に関わる光受容細胞において、青色光照射によりカルシウムイオン濃度の低下が起こることが観察できた。

松果体関連器官の波長識別応答の分子基盤を眼の波長識別（色覚）の分子基盤と比較し、その違いの機能的・進化的な意味を明らかにすることを目的として、以下の研究を実施した。（１）ゼブラフィッシュの松果体は、紫外光（UV光）と可視光の比率を検出する。その波長識別のUV光受容を担っている光受容タンパク質（オプシン）であるパラピノプシンをUV光感受性の視覚オプシン（UV光感受性視物質）と入れ替えた変異体、および、眼のUV光感受性視物質をパラピノプシンと入れ替えた変異体の作製を開始した。具体的には、CRISPR/Cas9システムによりパラピノプシンの遺伝子を破壊したゼブラフィッシュの受精卵に、パラピノプシン上流配列下でGCaMP（カルシウム感受性緑色蛍光タンパク質）およびUV視物質を発現させるDNAコンストラクトをインジェクトし、変異体の作製を試みた。その結果、稚魚において、GCaMPが松果体で発現していることを、GCaMPの蛍光観察により明らかにした。また、UV光感受性視物質が発現していることを確かめるために、UV視物質に対する抗体の作製にも成功した。（２）ゼブラフィッシュの松果体でのUV光と可視光の波長識別を詳細に解析するために、GCaMPを松果体光受容細胞に発現させた変異体を用いて、松果体の光受容細胞の波長識別のカルシウムイメージング法について検討した。その結果、蛍光顕微鏡を用いてイメージングを行った時は、青色励起光が刺激光にもなるため、青色に対する光受容細胞の光応答がイメージングできることが分かった。具体的には、松果体の波長識別に関わる光受容細胞において、青色光照射によりカルシウムイオン濃度の低下が起こることが観察できた。