京大,ヒトと軟体動物の一種の眼が同様に進化と推測

京都大学の研究グループは,軟体動物サメハダヒザラガイの光センサータンパク質がヒトの眼の光センサータンパク質と同じ特徴を持つことを明らかにし,ヒトとサメハダヒザラガイの光センサータンパク質が独立して同じように進化した「パラレルワールド」である可能性を見出した(ニュースリリース)。

脊椎動物だけでなく無脊椎動物も特徴的な光センサー細胞を持つことが知られている。このような光センサー細胞は,光を感度よく受けるために,光センサータンパク質を含む細胞膜を幾重にも積み重ねた構造を持つ。

そして,このような膜構造の由来によって光センサー細胞は古くから繊毛型と感桿型に大別されてきた。例えば,脊椎動物の眼の視細胞は繊毛型,節足動物の昆虫や軟体動物のイカ・タコの眼の視細胞は感桿型,にそれぞれ分類される。また,無脊椎動物の中には,感桿型だけでなく繊毛型光センサー細胞を持つものも知られている。

そこで今回,脊椎動物と無脊椎動物の繊毛型光センサー細胞で働く光センサータンパク質の比較を行なうため,軟体動物のサメハダヒザラガイの1種(Leptochiton asellus)が持つ繊毛型細胞で働く光センサータンパク質xenopsinに着目した。このxenopsinは軟体動物などいくつかの無脊椎動物が持つものの,その分子的性質などはほとんどわかっていなかった。

研究で解析を行なったところ,サメハダヒザラガイのxenopsinは青色光を受容する光センサータンパク質であることがわかった。さらに,脊椎動物のロドプシンと同じ特別なアミノ酸残基を持つこともわかった。

このサメハダヒザラガイのxenopsinは,脊椎動物のロドプシンとは進化的に独立して特別なアミノ酸残基を獲得したことが確認された初めての例だという。しかし,このxenopsinは特別なアミノ酸残基を獲得したものの,脊椎動物のロドプシンのようにシグナル増幅効率を高めることはできていなかった。

この結果は,脊椎動物のロドプシンが,シグナル増幅効率を高めて視覚機能に貢献するためには,特別なアミノ酸残基の獲得に加えてさらに特殊な分子構造の獲得が必要であったことを示しているという。

この結果は,サメハダヒザラガイと脊椎動物の光センサータンパク質は,収斂進化によって特別なアミノ酸残基を獲得したものの,サメハダヒザラガイとは異なり脊椎動物のみがさらに特殊な分子構造を獲得しシグナル増幅効率を高め,これが脊椎動物の持つ感度のよい視覚機能の獲得に貢献していると考えられるとしている。

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