「赤と緑はなぜ見分けられるのか」霊長類の錐体視物質の立体構造を原子レベルで決定（FrontJournal解説）

ニュース紹介

「赤と緑はなぜ見分けられるのか」霊長類色覚の分子構造を解明～赤・緑錐体視物質の構造を原子レベルで決定、30ナノメートルの謎に迫る～

名古屋工業大学の片山耕大准教授・神取秀樹特別教授らの研究グループは、東京大学・京都大学・関西医科大学・東北大学と共同で、霊長類（マカク）の赤および緑の錐体視物質の暗状態における3次元構造を、クライオ電子顕微鏡単粒子解析によって原子レベルで決定しました。赤と緑の視物質はアミノ酸配列の約96%が共通しながら、吸収する光の波長に約30nmの差があります。解析から、この波長差を生む決定的要因がわずか3つの親水性アミノ酸残基の配置にあることが特定されました。また、錐体特有の「横穴構造」（膜側面の構造的空隙）が発見され、光応答後の色素再生が迅速に進む仕組みの一端が示されました。成果は2026年6月25日付の学術誌「Science」にオンライン掲載されました（DOI：10.1126/science.adz3996）。

出典：科学技術振興機構（JST） 2026年6月26日 プレスリリース
https://www.jst.go.jp/pr/announce/20260626-2/index.html

FrontJournalの解説

この研究分野について

ヒトの色覚は、網膜にある3種類の錐体細胞が、それぞれ異なる波長の光を吸収することで成立しています。赤を感じる「L錐体」と緑を感じる「M錐体」は、アミノ酸配列の約96%が一致していますが、光を吸収する波長（吸収極大）には約30nmの差があります。この小さな構造上の違いが色の区別を可能にしているにもかかわらず、そのメカニズムは長年にわたって解明されていませんでした。

①クライオ電子顕微鏡で3次元構造を原子レベルで決定

研究グループは、低温下でサンプルを急速凍結して観察するクライオ電子顕微鏡単粒子解析を用い、霊長類（マカク）の赤・緑錐体視物質の3次元構造を原子レベルで決定しました。発色団（レチナール）自体の構造は両者でほぼ同一であり、波長差の鍵がタンパク質（オプシン）側の特定部位との相互作用にあることを示しました。

②3つのアミノ酸残基が30nmの波長差を支配

量子化学計算との統合解析から、赤錐体に特異的な3つの親水性アミノ酸残基の配置が、吸収波長を緑から赤にシフトさせる決定的要因であることが明らかになりました。アミノ酸配列全体の4%にも満たないわずかな違いが、色識別に必要な波長差を生み出していることが構造レベルで裏付けられた形です。

③錐体特有の「横穴構造」と色素再生の仕組み

今回の解析では、これまで報告されていなかった錐体視物質特有の「横穴構造」（膜側面に存在する構造的空隙）も発見されました。暗状態でもレチナールの取り込み経路が開いており、光応答後の色素再生が迅速に進行する仕組みの一端が示されています。

④視覚疾患の研究や創薬への応用が期待

今回得られた構造データは、先天性色覚異常などの色覚多様性の病態解明や、網膜疾患に対する創薬研究の基盤情報として活用されることが期待されます。

編集部からひとこと

赤と緑の識別という身近な現象の背後に、30nmという小さな波長差を生む精密な分子構造があることが、今回の研究で具体的な像を結びました。構造決定は出発点であり、特定された3つのアミノ酸が色覚疾患とどう関わるか、また横穴構造が薬剤設計にどう活かせるかが今後の焦点になるとみられます。