| 論文名 | The non-visual opsins expressed in deep brain neurons projecting to the retina in lampreys |
| 記事種別等 | Article |
| 著者名 | |
| 著者名（別言語） | 山下(川野), 絵美 / 小柳, 光正 / 和田, 清二 / 斉藤, 智香 / 杉原, 智博 / 保, 智己 / 寺北, 明久 |
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| 抄録・内容（日） | 【概要】下等な脊椎動物は脳内でも光を受容し、脳内の光受容細胞には視覚以外の機能に関わる光受容タンパク質(非視覚オプシン)が発現しています。これまでに、非視覚オプシンの一種であるパラピノプシンは紫外線に感度が高く、ヤツメウナギや硬骨魚類において、松果体と呼ばれる脳器官での波長(色)識別を担うことを見出し、脳内光受容のカギとなる非視覚オプシンであると考えられました。この論文では、ヤツメウナギにおいて、最近見出されたパラピノプシンに類似したオプシンが、パラピノプシンとは異なる分子特性と脳内分布を示すことを明らかにしました。このパラピノプシン類似オプシンは、紫から青に対して高い感度を持ち、効率的に光情報を伝達することが明らかになりました。興味深いことに、2種類の日本産ヤツメウナギでは、このオプシンは、中脳のシェーバーのM5核と呼ばれる脳深部領域に発現し、緑色光に高い感度を持つ別のオプシンと同じ細胞に共局在していました。つまり、この脳領域が紫色から緑色の光の受容に関わると考えられました。さらに、これらのオプシンを発現する脳内光受容細胞と網膜との間に神経接続が認められたことから、網膜の機能が脳の光受容によって制御されている可能性を示唆する初めての発見と言えます。 |
| 抄録・内容（英） | In lower vertebrates, brain photoreceptor cells express vertebrate-specific non-visual opsins. We previously revealed that a pineal-related organ-specific opsin, parapinopsin, is UV-sensitive and allows pineal wavelength discrimination in lampreys and teleost. The Australian pouched lamprey was recently reported as having two parapinopsin-related genes. We demonstrate that a parapinopsin-like opsin from the Japanese river lamprey exhibits different molecular properties and distribution than parapinopsin. This opsin activates Gi-type G protein in a mammalian cell culture assay in a light-dependent manner. Heterologous action spectroscopy revealed that the opsin forms a violet to blue-sensitive pigment. Interestingly, the opsin is co-localised with green-sensitive P-opsin in the cells of the M5 nucleus of Schober (M5NS) in the mesencephalon of the river and brook lamprey. Some opsins-containing cells of the river lamprey have cilia and others an axon projecting to the retina. The opsins of the brook lamprey are co-localised in the cilia of centrifugal neurons projecting to the retina, suggesting that cells expressing the parapinopsin-like opsin and P-opsin are sensitive to violet to green light. Moreover, we found neural connections between M5NS cells expressing the opsins and the retina. These findings suggest that the retinal activity might be modulated by brain photoreception. |
| 備考 | This work was supported in part by Grants-in-Aid for Scientific Research from the Japanese Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (nos. 15H05777 and 16K14778 to A.T., 18K06336 to EK-Y, 18H02482 to M.K., and 18K14751 to S.W.) and Japan Science and Technology Agency (JST) Core Research for Evolutional Science and Technology Grant JPMJCR1753 (to A.T.). |
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| 言語 | eng |
| ページ開始 | 9669 |
| キーワード（英） | |
| 著者版フラグ | publisher |
| 著者所属（英） | Osaka City University, Nara Women's University / Osaka City University / Osaka City University / Osaka City University / Osaka City University / Nara Women's University / Osaka City University |
| 1人目の著者情報 : KAKEN | |
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| 収録物名 | |
| 巻 | |
| 刊行年月 | 2020-06-15 |
| 出版社 | Nature |
| ISSN | 2045-2322 |
| 資料種別 | |
| 資料種別(英語) | Journal Article |
| DOI | https://doi.org/10.1038/s41598-020-66679-2 |
| CCライセンス（BY） | この作品はクリエイティブ・コモンズ 表示 4.0 国際 ライセンスの下に提供されています。  |
| 権利 | The following article may be found at https://doi.org/10.1038/s41598-020-66679-2. |
