光周性を制御する脳深部光受容器の同定

控制光周期现象的深部脑光感受器的识别

• 批准号: 10J02848
• 负责人: 中根 右介
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J02848/
• 关键词: Opsin5; Deep brain photoreceptor; Photoperiodism; Circadian clock; Japanese quail; opsin 5; deep brain photoreceptor; photoperiodism; circadian clock; deep brain photorecepter

これまで、「光周性を制御する脳深部光受容器の同定」を目的として一連の研究を行った結果、ウズラ視床下部の室傍器官(PVO)ニューロンにOPN5と呼ばれる光受容分子が発現することを見出した(Nakane et al.,2010)。そこで、OPN5発現ニューロンの光反応性を検証するために、スライスパッチクランプ法を新たに立ち上げ、3年目に計画していた「研究3:スライスパッチクランプ法を用いたウズラPVOニューロンの光反応性とその特性の解析」を実施した。その結果、OPN5免疫陽性ニューロンは、光照射に対して脱分極性の膜電位応答とそれに伴う複数の活動電位を発することが明らかとなった。活動電位の発生を抑制するテトロドトキシンや、脊椎動物において一般的な神経伝達物質の受容体(GABAA受容体、AMPA受容体、NMDA受容体)阻害剤を用いて、外部からのシナプス伝達を阻害しても光照射依存的な応答が持続することから、応答は記録ニューロンの内因性の光受容分子すなわちOPN5によるものである可能性が示唆された。これまで多くの脊椎動物の脳内で光受容分子であるロドプシンファミリーが発現することは知られていたが、実際にニューロン自身に光反応性があるかは明らかでなかった。本実験により初めて脳内に光受容器が存在する直接的な実証をすることに成功した。次にPVOのOPN5発現ニューロンが光周性の制御に関わることを検証するために、目隠しおよび松果体除去を施したウズラにOPN5に対するsiRNAを脳室内投与し、PVOにおけるOPN5の発現をmRNAおよびタンパク質レベルで発現を抑制させた。その後、一日の長日刺激をウズラに与えた。結果、siRNA投与群において、長日刺激特異的に発現上昇を示す光周性制御遺伝子(TSHB)が有意に発現抑制されていた。以上より、PVOにおけるOPN5発現ニューロンには光反応性があり、光周性の光情報を受容する脳深部光受容器として機能する可能性を示すことに成功した。

经过一系列旨在“识别控制光周期现象的深部大脑光感受器”的研究，我们发现一种名为 OPN5 的光感受器分子在鹌鹑下丘脑的室旁器官（PVO）神经元中表达（Nakane 等人， 2010）。因此，为了验证表达OPN5的神经元的光响应性，我们推出了一种新的切片膜片钳方法，我们计划在第三年对其性质及其特征进行分析。结果表明，OPN5 免疫阳性神经元会发出去极化膜电位反应和与光照射相关的多种动作电位。使用河豚毒素和脊椎动物常见的神经递质受体（GABAA 受体、AMPA 受体、NMDA 受体）抑制剂抑制来自外部的突触传递，但光照射依赖性反应仍然存在。该反应可能是由于记录神经元中的内源性感光分子 OPN5 引起的。尽管已知光感受器分子的视紫红质家族在许多脊椎动物的大脑中表达，但尚不清楚神经元本身是否实际上具有光响应性。通过这个实验，我们首次成功直接证明了大脑中光感受器的存在。接下来，为了验证 PVO 中表达 OPN5 的神经元参与光周期控制，我们将针对 OPN5 的 siRNA 注射到蒙住眼睛并去除松果体的鹌鹑脑室内，表达在蛋白质水平上受到抑制。此后，每天对鹌鹑进行刺激。结果，在siRNA施用组中，光周期调节基因(TSHB)的表达被显着抑制，该基因的表达响应于长日照刺激而特异性增加。综上所述，我们成功证明了 PVO 中表达 OPN5 的神经元具有光响应性，并且可能充当接收光周期光信息的深部大脑光感受器。

项目成果

光周性マスター制御因子TSHの発現誘導を指標とした光周反応の作用スペクトル

以光周期主调节剂TSH的表达诱导为指标的光周期反应的效应谱

• 发表时间: 2011
• 作者: 中根右介;亀井保博;東正一;新村毅;小野ひろ子;池上啓介;山中貴達;村山至;吉田松生;吉村崇
• 通讯作者: 吉村崇

The search for the deep brain photoreceptive molecules regulating seasonal reproduction

寻找调节季节性繁殖的深部大脑感光分子

• 发表时间: 2012
• 作者: Yusuke Nakane. Yasuhiro Kamei;Sho-ichi Higashi;Shosei Yoshida and Takashi Yoshimura
• 通讯作者: Shosei Yoshida and Takashi Yoshimura

Understanding mechanism of seasonal reproduction and deep brain photoreceptor

了解季节性繁殖和深部脑感光器的机制

• 发表时间: 2010
• 期刊: Seikagaku
• 作者: Nakane Y;Yoshimura T.
• 通讯作者: Yoshimura T.

鳥類の脳深部光受容器の同定

鸟类深部脑感光器的鉴定

• 发表时间: 2010
• 作者: Nakane Y;Ikegami K;Ono H;Yamamoto N;Yoshida S;Hirunagi K;Ebihara S;Kubo Y;Yoshimura T.
• 通讯作者: Yoshimura T.

The search for the deep brain photoreceptive molecules regulating photo periodism

寻找调节光周期的深部大脑感光分子

• 发表时间: 2012
• 作者: Yusuke Nakane. Yasuhiro Kamei;Sho-ichi Higashi;Shosei Yoshida and Takashi Yoshimura
• 通讯作者: Shosei Yoshida and Takashi Yoshimura