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
| Project/Area Number |
21H01202
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 17050:Biogeosciences-related
|
|---|
| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
|---|
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), 主任研究員 (90435834)
|
|---|
| 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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| 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)
|
|---|
| Keywords | シングルセルゲノミクス / 単細胞真核生物 / 細胞構造 / 細胞内機能分化 / 細胞小器官 / 遺伝子発現解析 |
|---|
| 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。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
相模湾深海底の水深700-1500mの範囲で採取、固定したRNA解析用有孔虫4種、およびX線CT、透過型電子顕微鏡（TEM）観察用有孔虫11種の深海性有孔虫個体を用いた解析を行った。RNAseq解析については、相模湾を含めた複数の深海域で追加の試料採取、固定を行い、解析に用いた。X線CT観察では、グルタール固定した底生有孔虫をオスミウムで導電染色し、X線吸収率を高めたうえでレジン樹脂に包埋し、Zeiss Xradia Versa410を用いてX線CT観察を行った。X線CT観察では判別できない、オスミウム導電染色されにくい構造や、数マイクロメートル以下のサイズの細胞小器官（ミトコンドリア、ペルオキシソーム、小胞体など多くの構造が該当）については、TEM観察を行うことで、房室ごとの細胞小器官分布パターンについて観察した。これらをもとに初室から最終房室までの細胞小器官の分布を解明した結果、有孔虫の種類により、その細胞小器官の分布に違いがあることを明らかにした。特に、最終房室側2－3房室で環境とのやり取りをしていることが示唆された。さらに、細胞小器官の分布の違いから推測される房室ごとの機能の違いを、微量遺伝子発現解析および付随する遺伝子発現情報解析により明らかにするための、手法確認をおこなった。まずは大型の有孔虫であるXenophyophore（ゼノフィオフォア）を用いた遺伝子発現解析を行い、有孔虫においてもその手法が有効であることを確認した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
X線CT観察やTEM観察による細胞小器官の分布パターンの観察では、有孔虫の種類ごと、および細胞内の位置ごとに特徴的な細胞小器官の配置が確認できており、細胞内機能分化の様子を裏付けるものである。さらに、細胞部位ごとの遺伝子発現解析を行うための手法開発、改良も、研究分担者、研究協力者とともに順調に進めており、研究計画はおおむね順調に進んでいると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、X線CT観察やTEM観察により、有孔虫細胞内での細胞小器官分布パターンについて明らかにするとともに、環境を変えた飼育実験個体でも行うことで、硝酸塩呼吸など特定の代謝と細胞小器官分布パターンとの関連性を明らかにする。さらに、追加で行う航海において深海性有孔虫を採取し、船上で採取直後に有孔虫細胞を脱灰、解剖し、サブシングルセルレベルでの解析も行う。船上での解剖に時間がかかり、RNAの保存に影響がある可能性も考慮し、船上ではRNAlaterで固定し、下船後に解剖するという手法も検討する。房室ごとに分ける位置は、MXCT、TEM観察で見られた房室ごとの細胞小器官分布パターンをもとに決定する。
|
Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
