線虫における新規光受容体の同定および光情報伝達機構の解明

秀丽隐杆线虫新型光感受器的鉴定和光转导机制的阐明

基本信息

批准号：
22KJ2314
负责人：
中山賢一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

生物は光感知により様々な生理的反応や行動が見られ、それらは光受容体および下流の情報伝達経路によって制御されている。微生物や植物が複数ファミリーの光受容体を持ち合わせているのに対して、動物種ではオプシン・クリプトクロムの2つのファミリーしか見つかっていなかった。近年、線形動物（線虫）Caenorhabditis elegansから既知の光受容体とは異なる特徴を持つ光受容体LITE-1が同定されたが、LITE-1はC. elegansおよびその近縁種にしか存在せず、他の線虫種がどのように光受容・伝達しているかは分かっていない。本研究では線虫Pristionchus pacificusの光忌避行動に着目し、順遺伝学的スクリーニングや遺伝学的手法を用いることで新規光受容体及びその下流の制御機構の同定を目指す。P. pacificus は進化遺伝学のモデル生物として確立され、大腸菌を餌に寒天培地上で容易に飼育可能・全ゲノム配列の解読・遺伝学的ツールの開発など研究動物として様々な利点がある。当該年度においては新たな光忌避行動アッセイを確立し、P. pacificusがC. elegansよりも光反応性が高いことを確認した。さらに、光受容神経の同定のために、光伝達経路と予想される遺伝子のレポーター解析を行い、光伝達経路に関わる遺伝子が一部の頭部amphid neuronに発現していることを確認した。また、カルシウムインジケーターGCaMPを用いたカルシウムイメージングの確立を試みている。今後さらなる条件検討、変異体を用いた解析を行い、光受容神経の同定を目指す。

有机体可以通过光感受通过光感受器和下游信号通路来体验各种生理反应和行为。微生物和植物具有多种感光体系列，而在动物物种中只有两个Opsin和Crypondochrome的家族。最近，通过线性动物（线虫）Caenorhabditis exemans鉴定了与已知感光体具有不同特征的光感受器Lite-1，但仅在秀丽隐杆线虫及其相关物种中发现Lite-1，而其他nematode物种光感受器是如何传输的。这项研究的重点是线虫Pristionchus pacificus的轻便行为，旨在通过使用正向遗传筛查和遗传技术来鉴定新型的感光体及其下游调节机制。 P. Pacificus被确立为进化遗传学的模型生物，并且具有各种优势作为研究动物，例如能够轻松地将其保存在大肠杆菌作为食物的琼脂培养基上，解密整个基因组序列，并开发遗传工具。在今年，建立了一种新的光颗粒测定法，以确认P.太平洋比秀丽隐杆线虫具有更大的光反应性。此外，为了鉴定光感受器神经，我们对光转传途径和预测基因进行了报告基因分析，并确认与光转传途径有关的基因在某些头部两侧神经元中表达。此外，我们正在尝试使用钙指标GCAMP建立钙成像。将来，将检查进一步的条件，并将使用突变体进行分析以识别感光器神经。