東大,色覚の遺伝子制御に必須の鍵分子を発見

東京大学は,脊椎動物の原型である4色型色覚をもつゼブラフィッシュを用いた研究を行ない,青色や緑色を感じる色センサー(色覚に関わる光受容タンパク質)の遺伝子制御に必須の鍵分子,Six6とSix7を発見した(ニュースリリース)。

動物の網膜には複数種の色センサーが備わり,これらの組み合わせにより「色」を知覚することができる。脊椎動物の祖先種は4種類(紫・青・緑・赤)の色センサーを持ち,4色型の色覚が原型であると考えられている。これまで紫や赤の色センサーは研究されてきたが,青と緑の色センサーが果たす役割やそれらの遺伝子制御の仕組みは謎に包まれていた。

今回,研究グループは,網膜における詳細な遺伝子発現パターンの解析を行ない,錐体細胞に強く発現する分子として転写制御因子Six6とSix7を特定した。そこでSix6とSix7の両方を機能欠損する変異個体 (KO個体)をゲノム編集技術を用いて作製したところ,青と緑の色センサーの遺伝子発現がともに消失していることがわかった。

次に,ChIPシーケンス解析を行ない,Six6とSix7が結合するゲノム領域を探索した。その結果,青と緑の色センサー遺伝子のごく近傍にSix6とSix7が結合することがわかった。さらに,両者のゲノム結合箇所やDNA配列の認識パターンは非常に類似していた。これらの結果から,Six6とSix7が青と緑の色センサー遺伝子の発現を協調的に制御することが明らかになった。

また,このSix6とSix7のKO個体は,摂餌の成功回数が極めて少ないことがわかった。KO個体の自発的な活動は正常であり,また脳や眼球の形態に目立った異常がないことから,摂餌できない原因は,Six6とSix7の欠損により,青色~緑色の波長領域の視覚感度が著しく低下したことにあると考えられた。

今回の研究により,中央の波長領域の青と緑の色センサー遺伝子発現を制御する鍵分子を特定するとともに,青~緑色の波長領域の色受容が脊椎動物の生存に重要な意味をもつことが明らかになった。研究グループは,現存する脊椎動物の色センサーは2色型から4色型まで多様化しているが,今後,4色型色覚が成立した過程や,2色型を基本とするヒトの変型3色型色覚の進化的変遷の解明が期待できるとしている。

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