タツノオトシゴの育児嚢における胎盤様構造とその機能
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22K06344
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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 45020:Evolutionary biology-related
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
川口 眞理 上智大学, 理工学部, 准教授 (00612095)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2025: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | seahorse / brood pouch / placenta / タツノオトシゴ / 胎盤 / 育児嚢 / 進化 |
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| Outline of Research at the Start |
地球上に多様な種が生息しているのは、進化の過程で環境に適応しつつ様々な形質を獲得したからである。魚類の中でも、タツノオトシゴが属するヨウジウオ科魚類は、進化過程でオスが子育て器官である育児嚢を獲得した。オスはメスから受け取った卵を保護し、その後出産する。タツノオトシゴの育児嚢は胎盤と真皮層で構成されている。胎盤は、抱卵中に卵を包み込むように保護するので、子育てにおいて重要な役割を担うと考えられる。本研究では、胎盤に着目して、(1)形成メカニズム、(2)抱卵中の役割、(3)進化過程の3つの視点で、タツノオトシゴの胎盤がどのような機能を持つのかを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
魚類の中でも、タツノオトシゴが属するヨウジウオ科魚類は、進化過程でオスが子育て器官である育児嚢を獲得した。オスはメスから受け取った卵を保護し、その後出産する。育児嚢は腹側の表皮から生じた器官で、属ごとに多様な形態をしている。例えば、体表に卵を付着させるだけの単純な形態のものから、袋の中で卵を保護するものなどである。その中でタツノオトシゴは最も発達した袋状の育児嚢をもつ。この育児嚢は胎盤様構造と真皮層で構成されている。胎盤様構造は、抱卵中に卵を包み込むように保護するので、子育てにおいて重要な役割を担うと考えられる。本研究では、胎盤様構造に着目して、形成メカニズムと抱卵中の役割に着目している。
まず、胎盤と真皮それぞれから抽出したRNAを用いたRNAseq解析データを基に、胎盤で強く発現する遺伝子を探査した。その中には、sox遺伝子などの転写因子や、コラーゲンなどの細胞外マトリックスを構成するタンパク質の遺伝子が含まれていた。これらの遺伝子が、育児嚢形成に関わる転写因子や、胎盤を構築する遺伝子の候補ではないかと推測し、全長のクローン化を行い、発現局在を明らかにするためにin situハイブリダイゼーションなどを進めた。
また、育児嚢の機能の1つとして老廃物の除去に着目して研究を進めた。育児嚢内の胚から出る老廃物の1つには、アンモニアがあり、育児嚢の外に排出する機構があると考えられる。そこで、アンモニア輸送タンパク質であるrhタンパク質（rhag, rhbg, rhcg）をタツノオトシゴとヨウジウオからクローン化した。クローン化した配列を基に、抗体を作製したので、今後は育児嚢における局在を明らかにしていく予定である。
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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
胎盤の形成にかかわる候補遺伝子の1つとしてプロゲステロン受容体遺伝子を挙げていたが、現在までのところ、クローン化できていない。引き続き、今年度も遺伝子のクローン化を試みる予定である。
また、胎盤を構成する分子として、申請時にプロテオグリカンやZPタンパク質を候補に挙げていた。これらの遺伝子については、クローニングには成功し、全長配列を同定することができたので、抗体の作製を進め、免疫組織染色を試みたのだが、シグナルを検出できていない。抗体価が低かったことが原因と考えられ、今後は新たに抗体を作製することを考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のとおり、2022年度にヨウジウオとタツノオトシゴの4つのRh遺伝子の全長配列をクローン化できた。そこで、各Rhタンパク質に特異的な配列を基に、ペプチド抗体を準備する。タツノオトシゴでは袋状、ヨウジウオでは体に付着させた卵を表皮で覆った閉鎖型の育児嚢なので、これらの魚種の育児嚢内の環境を維持するのにアンモニア輸送タンパク質は重要な役割を担っていると考えられるが、卵を体に付着させて卵が外界に露出しているタイプの開放型の育児嚢（イシヨウジなどにみられる）ではアンモニア輸送は重要ではない可能性が高い。そこで、種々のヨウジウオ科魚類の育児嚢を用いて、Rhタンパク質の局在を明らかにしたい。また、魚類では一般的に鰓でRhタンパク質が局在しているので、比較実験のために、鰓におけるRhタンパク質の局在も明らかにしていく予定である。
また、育児嚢の形成にかかわる遺伝子群に関しては、引き続きクローン化を進め、局在を明らかにしていく予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(9 results)
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[Presentation] タツノオトシゴに見られる育児嚢の進化2022
Author(s)
川口眞理
Organizer
第38回国際生物学賞記念シンポジウム―魚の生物学 その生態、進化と発生 Biology of Fishes: Ecology, Evolution and Development―
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Int'l Joint Research / Invited
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