イオンセンサーフィッシュの開発およびそれを用いた新規イオン代謝制御因子の機能解析

• Project/Area Number: 19J01846
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 40040:Aquatic life science-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 細野 耕平 東京工業大学, 生命理工学院, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 魚類生理学 / イオン代謝 / イオン輸送体 / 腎臓 / 淡水・海水適応

Outline of Research at the Start

水圏に生息する魚類においては、外界と体内との間の浸透圧差により体表を介して常に水やイオンが移動する。しかし淡水・海水域のいずれに生息していようとも、エラ・腎臓・腸・膀胱からなる浸透圧調節器官が機能することで、体液浸透圧は常に一定に維持されている。こうした魚類のイオン代謝機構について、本研究では主に腎臓に着目し解析する。その際には、腎細胞内外のイオン濃度を測定するためのイオンセンサーフィッシュを開発し、それを用いて新規イオン代謝制御因子の機能を探る。

Outline of Annual Research Achievements

水圏に生息する魚類においては、外界と体内との間の浸透圧差により、体表を介して常に水やイオンが移動する。しかし、淡水域・海水域のいずれに生息していようとも、鰓・腎臓・腸・膀胱からなる浸透圧調節器官が機能することで、魚類の体液浸透圧は常に一定に維持されている。こうした魚類のイオン代謝メカニズムについて、本研究では主に腎臓を中心に着目し、解析することとした。
本年度は、昨年度までに得られたモザンビークティラピアおよびメダカの腸で発現する因子、その中でもメダカの淡水群と海水群との間で顕著な発現の差を示した複数の特定の因子について、より詳細な解析を進めることとした。こうして見出された当該因子は、脊椎動物を通して広く保存されている細胞間のインタラクションを制御する機能を持つ遺伝子群に所属し、それらと共通した特有のモチーフ構造を有することがわかった。加えて、系統樹解析を行ったところ今回見出した遺伝子群は、魚類にのみ存在する新規の遺伝子であることも明らかとなった。さらにこれらは、同じファミリー内の既知の遺伝子群よりも進化速度が速い可能性が示唆された。続けて解析を進めたところ、この新規遺伝子群は淡水適応を制御する特定の因子と共役する可能性が示唆されたため、その相互作用の解析を目指した。並行して、淡水および海水のそれぞれに適応したメダカの各組織をサンプリングし、発現の比較による解析を目指した。こうして集積したデータから、新規遺伝子の中でも「淡水型」および「海水型」として機能しうる候補が幾つかに絞られた。上記の研究成果は、魚類における新規の浸透圧調節機構の存在を示唆するものであり、当初の目標とは異なるものの、今後、魚類の浸透圧調節機構を理解する上で礎となりうる重要なデータが得られたといえる。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Male-predominant galanin mediates androgen-dependent aggressive chases in medaka (2020)
  • Author(s): Yamashita Junpei、Takeuchi Akio、Hosono Kohei、Fleming Thomas、Nagahama Yoshitaka、Okubo Kataaki
  • Journal Title: eLife Volume: 9
  • DOI: 10.7554/elife.59470
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 魚類の淡水・海水順応を担う腎尿細管の膜輸送体 (2020)
  • Author(s): 加藤 明 , 渡邊 恵理香 , 坂本 洋平 , 細野 耕平
  • Journal Title: アグリバイオ Volume: 4 Pages: 1021-1025
  • NAID: 40022637253
• [Presentation] 魚類の新規イオン代謝制御因子の探索 (2019)
  • Author(s): 細野耕平、加藤明
  • Organizer: 先進ゲノム解析研究推進プラットフォーム 拡大班会議