ゼブラフィッシュ視物質発現調節遺伝子の探索による脊椎動物色覚進化の解明

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動物が色覚を獲得するためには、異なる吸収波長を有する視物質遺伝子の獲得及び、細胞種特異的な視物質遺伝子の発現制御機構の獲得が少なくとも必要である。ゼブラフィッシュを用い以下の研究を行った。1)緑型及び青型視物質の吸収波長の進化変遷ゼブラフィッシュの4種類の緑型視物質遺伝子の祖先型視物質を最尤法により推定し、複数の点変異を導入することにより作成した。それらの吸収波長を測定した結果、遺伝子重複が生じるごとに、一方の視物質の吸収光特性が短波長側へシフトしたことを明らかにした。さらに、吸収波長の変化に効果をおよぼす複数のアミノ酸置換を同定した。ゼブラフィッシュの青型視物質の短波長シフトに効果をおよぼす複数のアミノ酸置換を同定した。2)緑型視物質の発現制御領域の探索緑型視物質遺伝子の領域を含む約85kbのゲノム領域を有するPACクローンを用いた。緑型1視物質遺伝子の上流領域をGreen fluorescence protein(GFP)レポーター遺伝子と結合させたコンストラクト、及びPACクローンの制限酵素断片を混合し、ゼブラフィッシュ胚へ共導入した。その結果、最終的に緑型1視物質遺伝子上流約15kbに存在する0.5kbの制限酵素断片を加えた時にGFPが眼球で発現することを明らかにした。この0.5kb領域に既知の転写制御モチーフ配列は見出せなかった。さらに、トランスジェニックゼブラフィッシュの作成と解析から、この領域が緑型1視物質遺伝子の複錐体細胞特異的な発現を誘導するのに必要であることを明らかにした。