単細胞生物の複雑性：有孔虫サブシングルセル遺伝子発現と超微細構造解析で迫る
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21H01202
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17050:Biogeosciences-related
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
野牧 秀隆 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 上席研究員 (90435834)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
HUSNIK Filip 沖縄科学技術大学院大学, 進化・細胞・共生の生物学ユニット, 准教授 (30886130)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
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| Keywords | 真核単細胞生物 / 細胞内機能分化 / 細胞小器官 / 遺伝子発現解析 / シングルセルゲノミクス / 単細胞真核生物 / 細胞構造 |
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| Outline of Research at the Start |
単細胞でありながら細胞の大きい底生有孔虫の多くの種は、細胞質が複数の房室内にまたがって存在し、房室ごとに区切られ細胞間で、細胞小器官の分布に大きな偏りがみられる。これは、有孔虫は単細胞でありながらも房室ごとに細胞質を区切り、細胞機能を分化させ、大きな細胞内の特定の範囲内で効率的な代謝や物質貯蔵をしている可能性を示す。
この仮説を検証するため、房室ごとの細胞小器官の分布を定量的に示し、房室ごとの機能を推定する。さらに、房室ごとのトランスクリプトーム解析を行い、細胞小器官分布から推測される機能分化を遺伝子発現レベルで検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、2021-2022年に相模湾深海底で採取、各種用途に固定した有孔虫と、浅海で採取した有孔虫種のRNA解析、MXCT、TEM観察を行った。また、これらに加え、共同研究者とともに有孔虫細胞を凍結固定しSEM-EDS解析を行うことで、有孔虫細胞の房室ごとにどのような細胞小器官があり、その中にどのような元素（可溶成分を含む）が局在しているのかについても解析を行った。
TEM観察では、典型的な石灰質の多室有孔虫とは異なる磁器質殻をもつ多室有孔虫について解析し、細胞質に明確な区切りがなく、細胞小器官の局在の様子も限定的であるなど、多室化の程度が大きく異なることが示された。
Cryo-SEM-EDS解析の結果、特定の種の初室においてのみ存在する液胞様構造ではNaが枯渇しKが局在していること、TEM観察では観察できなかった細胞小器官の分布にも房室ごとの偏在の様子が確認でき、細胞内での細胞小器官局在、元素の局在を複数の有孔虫種で明らかにすることができた。さらに、これらの有孔虫のゲノム解析から上記の細胞内で偏在する細胞小器官についてその機能を推定し、これらの結果について複数の論文にまとめて投稿中、投稿準備中である。
さらに、超大型単細胞生物であるXenophyophoreの細胞構造、細胞小器官局在、細胞内元素マッピング、遺伝子解析も行い、生息場により非常に多様な種組成と細胞構造を持つこと、細胞質の様子も細胞部位ごとに異なることなどを明らかにし、これらの結果について複数の論文にまとめて投稿準備中である。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(28 results)
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[Presentation] Ubiquitous occurrence of phosphate storage in foraminifera: Another adaptation to anaerobic environments?2024
Author(s)
Glock N, Nomaki H, Woehle C, Algar C, Kienast M, Menon AG, Mutzberg A, Rakshit S, Richirt J, Schmiedl G, Steiner Z, Zhang Z
Organizer
FORAMS2023
Related Report
Int'l Joint Research
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