京大,ショウジョウバエのセンサーが紫外~可視光に感度を持つと発見

京都大学は,ショウジョウバエの脳で時刻の認識に関わる光センサータンパク質が、紫外光を中心に幅広い波長の光を感じるユニークなセンサーであることを明らかにした(ニュースリリース)。

多くの動物は,ものの形や色を認識するために,眼に視覚の光センサータンパク質(オプシン)を持っている。ヒトも暗がりで明暗を認識するオプシン(ロドプシン)と明るい所で色識別を行う3種類のオプシン(赤色光・緑色光・青色光それぞれを受容する)を持つことがよく知られている。

さらに,最近の様々な動物の研究から,オプシンは眼以外の脳内などでも機能していることが分かってきた。これら眼以外で働くオプシンは,視覚とは異なる光受容機能,例えば周りの光環境の変化から時刻や季節を知ることに関わると考えられる。

今回研究グループが解析を行なったショウジョウバエは,昆虫のモデル生物として多くの研究者に広く利用されている。ショウジョウバエは,緑色光・青色光・紫色光・紫外光それぞれに高い感受性を示す計6つのオプシンを眼に持つことが分かっている。つまり,これらのオプシンの組み合わせにより,ものの形や色を認識している。

そして,ショウジョウバエはもう1つ,「第7のオプシン(Rh7)」を持つことが知られていた。しかし,このRh7は眼では働いていない。では,どこで働いているのか,さらには,どの波長の光を吸収するのか,どのような生理機能に関わるのか,など多くが謎だった。

研究グループは,この解析が遅れているRh7の性質を調べた。人工的にタンパク質を作製したところ,紫外光感受性のオプシンであることが分かった。さらに,Rh7は紫外光を中心に青色光まで幅広い範囲の光波長を受容できることが確認できた。このような広範囲の光波長を1つでカバーできるオプシンはこれまでに知られていない。

眼で働く視覚のオプシンの場合,このような広範囲の光波長をカバーするためには,紫外光と青色光それぞれに感受性のあるオプシン2種類が必要。Rh7は1つで視覚のオプシン2つの範囲をカバーし,一人二役の働きをすると言える。

Rh7の研究は今年に入って大きな進展があり,脳内で時刻の認識のために働いていることが明らかにされた。つまり,ショウジョウバエは,紫外光を中心に青色光までの広範囲の光波長を脳で受容することにより,時間を認識しているという。

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