視物質解析に基づいた動物界第三の色覚系としてのクモ類色覚メカニズムの解明

基于视觉物质分析阐明动物界第三色觉系统蛛形纲动物的色觉机制

• 批准号: 07J00435
• 负责人: 永田 崇
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Osaka City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J00435/
• 关键词: ハエトリグモ; 色覚; 視物質

ハエトリグモは優れた色覚を持ち、色覚を支える主眼と呼ばれる眼には、視細胞の受光部位が4層に積み重なった特殊な構造の網膜が存在する。この層構造はレンズによって生じる色収差を補正する役割を持つと推測されているが、結論は得られていない。この色収差が関与する色覚メカニズムを理解するため、本研究ではハエトリグモの色覚の分子基盤および色覚メカニズムにおいて4層構造網膜が持つ生理的意義の解明を目指した。昨年度までに、4種類のハエトリグモの視物質のうち主眼にはRh1およびRh3の2種類が発現していることがわかっていた。今回、視細胞の分子マーカーとの対比染色により、各層の視細胞がRh1かRh3のどちらかを発現していることがわかった。また、既に作製していた視細胞でRh3を発現する遺伝子導入ショウジョウバエについて網膜電図を測定し、Rh3の吸収特性を明らかにした。以上の結果とこれまでの成果によってハエトリグモの色覚の分子基盤の全体像が明らかとなり、網膜の層構造が、色収差や固定焦点といった単眼光学系特有の欠点を補う役割を果たすことで、ハエトリグモの発達した色覚を支えていることが示唆された。更に興味深いことに、4層の内の1層に存在する視物質の吸収極大と発現場所との関係は「ピンぼけ」を作りだし、このピンぼけの度合いからハエトリグモが奥行きを知覚している可能性が示された。これは視物質の分子特性が関わる新しい視覚機能のメカニズムであり、視覚研究に新たな概念をもたらすと期待される極めて重要な研究成果といえる。また、ハエトリグモから同定した視物質様タンパク質ペロプシンの分子特性について詳細な解析を行い、無脊椎動物視物質と同様に光可逆的に安定な光産物を生じる性質を持つことなどを明らかにした。更にペロプシンとして初めて、ハエトリグモペロプシンが生体内で発色団を結合し、光受容体として機能していることを示した。

跳蛛具有出色的色觉，支持色觉的主眼有一个特殊的视网膜，有四层感光细胞一层一层地堆叠在一起。推测这种层状结构具有校正镜头引起的色差的作用，但尚未得出结论。为了了解这种色差的色觉机制，本研究旨在阐明跳蛛色觉的分子基础以及四层视网膜在色觉机制中的生理意义。截至去年，已知在跳蛛体内发现的四种视觉物质中，Rh1和Rh3这两种物质在主眼中表达。这次，通过用分子标记对感光细胞进行复染，我们发现每一层的感光细胞表达Rh1或Rh3。此外，在感光细胞中表达Rh3的转基因黑腹果蝇中测量了视网膜电图，并阐明了Rh3的吸收特性。上述结果和之前的成就阐明了跳蛛色觉的分子基础的整体情况，表明它支持色觉。更有趣的是，四层之一中存在的视觉物质的最大吸收与出现位置之间的关系产生“失焦”，而这种失焦的程度表明跳蛛可能感知深度。完毕。这是涉及视觉物质分子特性的视觉功能新机制，是一项极为重要的研究成果，有望为视觉研究带来新概念。我们还对从跳蛛中鉴定出的类似视觉物质的蛋白视蛋白的分子特性进行了详细分析，发现它具有产生光可逆稳定的光产物的特性，类似于无脊椎动物的视觉物质。此外，在视蛋白中，我们首次发现跳蛛视蛋白在体内结合发色团并充当光感受器。

项目成果

Molecular evolution of arthropod color vision deduced from multiple opsin genes of jumping spiders

• DOI: 10.1007/s00239-008-9065-9
• 发表时间: 2008-02-01
• 期刊: JOURNAL OF MOLECULAR EVOLUTION
• 影响因子: 3.9
• 作者: Koyanagi, Mitsumasa;Nagata, Takashi;Tokunaga, Fumio
• 通讯作者: Tokunaga, Fumio

ハエトリグモの後中眼網膜において特異的に発現する視物質

跳蛛后中眼视网膜中特异表达的光学物质

• 发表时间: 2008
• 作者: Fukumura;K.;片岡直行;片岡直行;Takefumi. Morizumi;Takahiro Yamashita;Mitsumasa Koyanagi;寺北明久;Akihisa Terakita;Takeo Horie;Emi Kawano-Yamashita;Masaki Torii;塚本 寿夫;寺北明久;塚本寿夫;酒井佳寿美;木俣直規;藤田彩理;Hisao Tsukamoto;寺北明久;小柳光正;塚本寿夫;山下(川野)絵美;寺北明久;永田 崇;和田精二;神野有香;若桑基博;寺北明久;深田吉孝;永田 崇;寺北明久;寺北明久;永田崇
• 通讯作者: 永田崇

ハエトリグモ主眼の4層構造をなす視細胞で機能する視物質の吸収特性

跳蛛眼四层感光细胞中视觉物质的吸收特性

• 发表时间: 2009
• 作者: 永田崇;他
• 通讯作者: 他