脳脊髄液接触ニューロンにおける光情報と時間情報の統合メカニズム

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本研究では研究計画調書に記載した研究計画に従い、光受容体キナーゼの分子解析を行った。脊椎動物の二種類の視細胞(桿体と錐体)は、各々の生理的役割に応じて異なる光応答特性を示す。脳脊髄液接触ニューロンには、桿体型・錐体型サブタイプの混成からなる一群の光情報伝達蛋白質が発現していることから、視細胞の光応答特性を規定する分子基盤の理解を通して、脳脊髄液接触ニューロンの光応答特性を推定できると考えられる。そこで光受容蛋白質の不活性化を司るキナーゼの解析を行った。ゼブラフィッシュのGRK1(桿体型)とGRK7(錐体型)のcDNAを単離したところ、それぞれに二種類のサブタイプが存在することを見出した。分子系統解析の結果をもとに、それぞれGRK1A、1BおよびGRK7-1、7-2と命名した。眼球におけるmRNA量の比較解析より、GRK1Aは1Bに比べて5.4倍多く、またGRK7-2は7-1に比べて7.8倍多く発現していることを明らかにした。さらに、脳内光受容器官である松果体について同様の解析を行ったところ、興味深いことにGRK1およびGRK7共に発現量比が眼球の場合とは逆転していた。これらの結果は四種類のキナーゼがそれぞれ組織特異的な発現調節を受けていることを強く示唆しており、それぞれが異なる生理機能を担う可能性が考えられた。さらに、眼球切片に対して免疫組織化学的解析を行ったところ、GRK1Aと7-1は桿体と錐体の外節にそれぞれ局在していたが、予想に反してGRK1Bは錐体外節に局在していることが判明した。錐体外節には複数のGRKサブタイプが存在していることから、光情報伝達過程に対する不活性化作用がより強く働いていると推定できる。このことは、錐体の光応答特性とよく一致する。したがって、光受容細胞の光応答特性には、GRKのサブタイプや蛋白質分子数が強く影響していると推測された。