Omics analysis based on signal transduction using GH transgenic Amago salmon

Research Project

Project/Area Number	17H03864
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Research Field	Aquatic bioproduction science
Research Institution	Nihon University
Principal Investigator	MORI Tsukasa 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (60241379)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	井上菜穂子日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (00509515) 関泰一郎日本大学, 生物資源科学部, 教授 (20187834)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000) Fiscal Year 2020: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2018: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000) Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords	GH / 遺伝子組換え / アマゴ / ミトコンドリア / ND1 / GH遺伝子組換えアマゴ / ゲノムシークエンス / GH遺伝子組み換え / iTRAQ / 電子顕微鏡 / メチル化解析 / アゼチジン2-カルボン酸 / イメージングMS解析 / シグナル伝達 / 筋肉 / 肝臓 / シグナルトランスダクション / オミクス解析 / 遺伝子組換えアマゴ / トランスクリプト-ム / プロテオーム解析 / GH遺伝子組換え / オミクス
Outline of Final Research Achievements	Growth hormone (GH) transgenesis can be used to manipulate the growth performance of fish and mammals. In this study, homozygous and hemizygous GH-transgenic amago salmon (Oncorhynchus masou ishikawae) derived from a single female exhibited hypoglycemia. Proteomic and signal network analyses using iTRAQ indicated a decreased NAD+/NADH ratio in transgenic fish, indicative of reduced mitochondrial ND1 function and ROS levels. Mitochondrial DNA sequencing revealed that approximately 28% of the deletion mutations in the GH homozygous- and hemizygous-femalederived mitochondrial DNA occurred in ND1. These fish also displayed decreased ROS levels. Our results indicate that GH transgenesis in amago salmon may induce specific deletion mutations that are maternally inherited over generations and alter energy production.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	遺伝子組換え技術により多くの生物の品種改良がなされている。この遺伝子組換えは基本的にはゲノムに有用な遺伝子を導入することで生物の形質に組換えられた遺伝子の形質を加える事を目的とするものである。しかし、今までの研究で遺伝子組換えにより、目的以外の、その他の形質にも変化が起きることが明らかになった。例えば肝臓の形態形成異常や心臓の巨大化、その他にも組換え魚の種類にもよるが血糖値の低下などである。これらは何故起きるのかは謎である。しかし、この実験では遺伝子組換えがゲノムだけでは無く、ミトコンドリアDNAにまで影響を与える可能性を示唆した。その為、遺伝子組換えはまだ基礎研究として続ける必要がある。