Epigenomics of coral Symbiodiniaceae

• Project/Area Number: 16K07454
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Genetics/Chromosome dynamics
• Research Institution: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University
• Principal Investigator: Shoguchi Eiichi 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, 研究員 (90378563)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): SHINZATO Chuya 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (70524726)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 渦鞭毛藻 / サンゴ / 紫外線吸収物質 / 褐虫藻 / ゲノム / ポリケチド / 多様性 / 遺伝子クラスター / エピジェネティックス / エピゲノム / ヒドロキシメチルウラシル / メチルシトシン / 核ゲノム / 酵素 / 核酸 / エピジェネティクス

Outline of Final Research Achievements

I attempted to understand genetics underlying the Symbiodiniaceae diversity. The symbiotic dinoflagellate Symbiodiniaceae (previously the genus Symbiodinium) live together with many host organisms in coral reefs, including corals, sea anemones, bivalves, sponges, acoels, and forminiferans, in addition to existing as free-living cells. They was recently classified into fifteen major group and one of the reported differences among phenotypes was their capacity to synthesize mycosporine-like amino acids (MAAs), which absorb UV radiation. We decoded two genomes of the Symbiodiniaceae. My analysis demonstrated that the genome of the earliest branching Symbiodiniaceae encodes a gene cluster for MAA biosynthesis, while the terminal branch has completely lost these genes. Thus, our finding supported that some genes for secondary metabolite biosynthesis are clustered in the algal genomes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

サンゴには複数の種類の褐虫藻が共生していることが知られている。これまでは、サンゴと褐虫藻の共生関係の崩壊により引き起こされる白化現象の分子メカニズムを研究する上での褐虫藻のゲノム情報基盤が不足していた。本研究における2種の褐虫藻ゲノムの報告は、今後、サンゴ白化現象の分子メカニズムをゲノムや代謝産物レベルで解析する上での研究基盤を提供しており、学術的意義が高い。また二次代謝産物ポリケチドの合成に関わる酵素遺伝子群を網羅的に解析したことは、有毒渦鞭毛藻による食中毒や赤潮の問題に分子レベルの研究から取り組んで行く上でのよい比較データを提供しており、社会的意義があると考えられる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Rutgers university(米国)
• [Journal Article] Diversified secondary metabolite biosynthesis gene repertoire revealed in symbiotic dinoflagellates (2019)
  • Author(s): Beedessee Girish、Hisata Kanako、Roy Michael C.、Van Dolah Frances M.、Satoh Noriyuki、Shoguchi Eiichi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1204-1204
  • DOI: 10.1038/s41598-018-37792-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Two divergent Symbiodinium genomes reveal conservation of a gene cluster for sunscreen biosynthesis and recently lost genes (2018)
  • Author(s): Shoguchi Eiichi、Beedessee Girish、Tada Ipputa、Hisata Kanako、Kawashima Takeshi、Takeuchi Takeshi、Arakaki Nana、Fujie Manabu、Koyanagi Ryo、Roy Michael C.、Kawachi Masanobu、Hidaka Michio、Satoh Noriyuki、Shinzato Chuya
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 19 Issue: 1 Pages: 458-458
  • DOI: 10.1186/s12864-018-4857-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fluorescence from a single Symbiodinium cell (2018)
  • Author(s): Guzman, C., Han, X., Shoguchi, E., Chormaic, S.N.
  • Journal Title: Methods and Applications in Fluorescence Volume: 6 Issue: 3 Pages: 035003-035003
  • DOI: 10.1088/2050-6120/aaba89
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 多様な宿主を持つ渦鞭毛藻Symbiodinium の分子生物学 (2018)
  • Author(s): 將口栄一
  • Journal Title: 藻類 Volume: 66 Pages: 169-172
• [Journal Article] 共生性渦鞭毛藻Symbiodiniumと寄生性アピコンプレクサのゲノム進化 (2017)
  • Author(s): 將口栄一
  • Journal Title: BSJ-Review Volume: 8 Issue: C Pages: 152-159
  • DOI: 10.24480/bsj-review.8c4.00123
  • ISSN: 2432-9819
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comparative genomics explains the evolutionary success of reef-forming corals (2016)
  • Author(s): Bhattacharya, D., Agrawal, S., Aranda, M., Baumgarten, S., Belcaid, M., Drake, J.L., Erwin, D., Foret, S., Gates, R.D., Gruber, D.F., Kamel, B., Lesser, M.P., Levy, O., Liew, Y.J., MacManes, M., Mass, T., Medina, M., Mehr, S., Meyer, E,, Price, D.C., Putnam, H.M., Qiu, H., Shinzato, C., Shoguchi, E. et al.
  • Journal Title: Elife Volume: 5
  • DOI: 10.7554/elife.13288
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 二枚貝類から単離された褐虫藻のゲノムに存在する紫外線吸収物質合成遺伝子クラスター (2018)
  • Author(s): ○將口栄一, Girish Beedessee, 多田一風太, 久田香奈子, 川島武士, 竹内猛, 新垣奈々, 藤江学, 小柳亮, Michael C. Roy, 河地正伸, 日高道雄, 佐藤矩行, 新里宙也
  • Organizer: 日本動物学会
• [Presentation] サンゴAcropora digitiferaに共生する褐虫藻のオルガネラゲノムの多様性 (2017)
  • Author(s): 將口栄一、善岡祐輝、新里宙也、佐藤矩行
  • Organizer: 日本藻類学会
  • Place of Presentation: 高知大学
  • Year and Date: 2017-03-23
• [Presentation] 共生性渦鞭毛藻Symbiodinium minutumのDNA修飾 (2017)
  • Author(s): 將口 栄一, 成底晴日, Michael C. Roy，佐藤矩行
  • Organizer: 日本共生生物学会
• [Presentation] Diversification of toxin-related genes in the genome of a symbiotic dinoflagellate, Symbiodinium sp. (2016)
  • Author(s): Eiichi Shoguchi, Girish Beedessee
  • Organizer: 日本生化学会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター
  • Year and Date: 2016-09-25
  • Invited
• [Presentation] 共生性渦鞭毛藻Symbiodiniumのゲノム進化のパターン (2016)
  • Author(s): 將口栄一、新里宙也、多田一風太、久田香奈子、佐藤矩行
  • Organizer: 日本植物学会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-09-16
  • Invited
• [Remarks] OIST Marine Genomics Unit Genome Browser
  • URL: https://marinegenomics.oist.jp