原始的な繊毛虫における交配フェロモンの多様性とその受容機構の解明
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22K06315
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
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| Research Institution | Nara Women's University |
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Principal Investigator |
杉浦 真由美 奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (60397841)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
臼杵 克之助 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (30244651)
春本 晃江 奈良女子大学, ダイバーシティ推進センター, 特任教授 (80198936)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 繊毛虫 / 交配フェロモン / 有性生殖 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、原生生物繊毛虫の中でも進化的に初期に分岐したグループと考えられているブレファリズマ属（繊毛虫類異毛綱）に注目し、より原始的な繊毛虫にみられる独創的な有性生殖（接合）の分子機構を探る。ブレファリズマの接合には、繊毛虫の中で唯一糖タンパク質とアミノ酸誘導体を交配フェロモンとして用いるなど多くの独特な特徴がみられる。本研究では、交配フェロモン受容体や接合誘導に関連する新たな因子の同定を行い、交配フェロモンの受容機構の解明を目指す。また、ブレファリズマ属の種間認識に関わる交配フェロモンの多様性を探る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
原生生物繊毛虫は単細胞の真核生物であり、貧栄養条件下に置かれると有性生殖（接合）を行う。ブレファリズマ属は、繊毛虫の中でも進化的に比較的初期に分岐したグループであり、交配フェロモンや接合過程に独特な特徴をもつ。本研究は、このブレファリズマを用いて繊毛虫の接合のより原始的な分子機構を探ることを目的としている。ブレファリズマには二種類の相補的な接合型（Ⅰ型、Ⅱ型）があり、飢餓状態になるとⅠ型細胞は交配フェロモン、ガモン1を、Ⅱ型細胞はガモン2を分泌する。本研究では、ブレファリズマの接合前細胞間相互作用において重要な役割をもつ交配フェロモン（ガモン）に注目し、それらの受容体の探索やブレファリズマ属の種間認識に関わるガモン1の多様性について探究している。さらに、ブレファリズマの接合型特異的にはたらく新たな接合関連因子の探索に取り組んでいる。令和5年度は主に以下の成果を得た。
【交配フェロモン受容体候補の探索】Ⅱ型細胞がもつガモン1受容体候補を探索するため、性成熟度や接合型の異なるブレファリズマにおける網羅的遺伝子発現解析の結果をもとに、Ⅱ型細胞で高発現している膜タンパク質候補を選別し、その配列決定と発現解析を行った。また、生化学的手法を用いてⅡ型細胞におけるガモン1結合タンパク質を探索し、候補タンパク質を検出した。Ⅰ型細胞がもつガモン2受容体に関しては、ビオチン標識ガモン2を用いてⅠ型細胞におけるガモン2受容体の局在検出に取り組み、ガモン2受容体特異的なシグナルである可能性の高いシグナルを検出した。
【接合型特異的にはたらく接合関連因子の探索】昨年度、Ⅰ型細胞で高発現している可能性のある遺伝子として全長配列を決定した候補遺伝子について詳細な発現解析を行い、この候補遺伝子はⅠ型細胞特異的に発現しており、一連の接合過程においてさらに高い発現を示すことを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和5年度は、主に以下の各研究課題に取り組み、着実に新たな知見を得た。
【交配フェロモン受容体候補の探索】Ⅱ型細胞がもつガモン1受容体候補の探索を目的として、網羅的解析結果を用いたⅡ型細胞特異的な膜タンパク質候補の検出と、生化学的手法を用いたⅡ型細胞におけるガモン1結合タンパク質候補の検出という、異なる視点からの2つのアプローチを試み、どちらのアプローチにおいても着実な進展が見られた。また、本研究で研究分担者との共同研究によって合成したビオチン標識ガモン2を用いて、Ⅰ型細胞におけるガモン2受容体の局在解析を行い、検出されたシグナルについて慎重にその特異性を検証した。繊毛虫において交配フェロモン受容体に関する知見は乏しく、ブレファリズマのガモン受容体に関する報告はほとんどない。本研究で得られた成果は今後の進展が大いに期待され、ガモン受容体に関する貴重な知見となり得ると考えている。
【接合型特異的にはたらく接合関連因子の探索】本研究でこれまでに全長配列を決定した、ブレファリズマのⅠ型細胞で高発現している可能性のある遺伝子について詳細な発現解析を行った結果、この候補遺伝子はⅡ型細胞では発現しておらずⅠ型細胞特異的に発現していること、また一連の接合過程でその発現がさらに高くなることが明らかとなった。これらの結果は、単離した候補遺伝子がⅠ型細胞特異的に発現する新規接合関連遺伝子である可能性を示している。
主な研究実績には記載していないが、【ブレファリズマ属内の交配フェロモンの多様性の検討】についても昨年度に引き続き取り組んだ。ブレファリズマ属の中で、他種とは異なる独特な特徴をもつB. hyalinumのガモン1相同遺伝子について、実際にその配列からタンパク質が作られているか検証を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度、5年度に得られた成果をもとに、今後は以下の研究計画を中心に進めていく予定である。
【交配フェロモン受容体候補の探索】ガモン1受容体候補の探索に関しては、網羅的解析結果をもとに選別したⅡ型細胞特異的な膜タンパク質候補について、Ⅰ型、Ⅱ型の両接合型細胞における全長配列の決定と比較、詳細な発現解析を行う。また、ペプチド抗体を作製してタンパク質レベルの解析を行い、注目している膜タンパク質候補がガモン1受容体である可能性を検証する。生化学的アプローチによるガモン1受容体候補の探索については、同種のガモン1で処理したⅡ型細胞におけるガモン1-ガモン1結合タンパク質複合体の検出を繰り返し試み、再現よく検出される候補タンパク質を絞る。また、候補タンパク質を更に精製する方法を検討する。ガモン2受容体の探索に関しては、ビオチン標識ガモン2を用いて検出したガモン2受容体特異的なシグナルである可能性が高いシグナルについて、より詳細に検証できるように処理条件、検出条件を検討する。
【接合型特異的にはたらく接合関連因子の探索】Ⅰ型細胞特異的に発現し、接合過程に関与している可能性が考えられた候補遺伝子について、さらに詳細な発現解析を行い、接合過程における機能を検証する。さらに、候補遺伝子の推定アミノ酸配列をもとにペプチド抗体を作製し、タンパク質レベルでの解析を試みる。また、II型細胞で特異的に高発現している可能性のある配列にも注目し、候補遺伝子の配列決定や発現解析を行い、「接合型特異的にはたらく新たな接合関連因子」の探索を進める。
【ブレファリズマ属内の交配フェロモンの多様性の検討】B. hyalinumのガモン1相同遺伝子について、引き続き、接合に適した条件においたB. hyalinumを用いてガモン1相同遺伝子に由来するRNA、タンパク質の発現の有無を調べる。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
