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。

飞蜘蛛具有出色的彩色视觉，而眼睛被称为支持色觉的主眼，具有特殊结构的视网膜，具有四层光感受器细胞的光接收位点，以相同的方式堆叠。据推测，该层结构将对由镜头引起的色差纠正，但尚未得出结论。为了理解涉及这种色差的色觉机制，本研究旨在阐明四层视网膜在分子基础上的生理意义和蝇蜘蛛色觉的色觉机制。截至去年，人们发现，在飞蜘蛛中的四种类型的眼睛物质中，有两种物种RH1和RH3被主要表达。在本文中，与感光细胞的分子标记物对染色显示，每一层中的感光细胞表达RH1或RH3。此外，测量了已经产生的感光细胞中表达RH3的转基因果蝇的电视图，并揭示了RH3的吸收特性。上述结果和先前的结果揭示了飞蜘蛛色觉的整体分子基础，这表明视网膜层结构通过在补偿单眼光学系统（如色差和固定焦点）的独特缺陷中发挥作用来支持飞蜘蛛的开发色觉。更有趣的是，最大吸收最大与存在的视觉材料的位置之间的关系产生了“偏转”，偏转程度表明了飞蜘蛛感知深度的可能性。这是一种视觉功能的新机制，涉及视觉材料的分子特性，并且是一个极为重要的研究发现，有望为视觉研究带来新的概念。此外，对从蝇蜘蛛鉴定出的视觉蛋白蛋白质蛋白质的分子特性的详细分析表明，它具有产生光稳定的光产物的特性，类似于无脊椎动物光学物质。此外，首次作为Peropsin，已经表明，蝇gmoperopsin在体内结合发色团，并用作感光体。

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