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マルチオミクス解析で紐解くホヤのケミカルコミュニケーション戦略

Publicly Offered Research

Project AreaFrontier research of chemical communications
Project/Area Number 20H04758
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

酒井 隆一  北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (20265721)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsホヤ / メタボロミクス / 漁業被害 / 二次代謝物 / マスイメージング / ヨーロッパザラボヤ / パプアミン / 海綿 / イソプレノイド / ケミカルコミュニケーション / アルカロイド / Cnemidocarpa irene / プテリン / ハリクロナジアミン / 生態制御物質 / 海洋天然物化学
Outline of Research at the Start

ホヤは脊索動物であるが浮遊幼生期にみられる脊索は、着生とともに消え無脊椎動物の体制を持つ不思議な生物である。ホヤは二次代謝物の宝庫であるほかにも、高濃度のバナジウムを血球に濃縮するなど特異な生理・生態を持つ生物である。ホヤは一部食用となるが、時として大量に発生し水産業や海洋環境に悪影響を与える。本研究は、水産被害を与える外来種ヨーロッパザラボヤ等を材料に、ホヤのケミカルコミュニケーションを理解し、ホヤの生態を化学の視点から制御する基盤を作ることを目的としている。

Outline of Annual Research Achievements

前年度までの研究で、シロボヤモドキおよびヨーロッパザラボヤよりその生態制御に関与していると思われる化合物を単離した。本年度はこれらの成分の生理的な役割を調べた。シロボヤモドキの卵、幼生、幼若体、成体の成分を比較したところ、二次代謝物は主に成体に含まれており、幼生や幼若体にはほとんど見られなかった。一方、紫外線防御物質であるマイコスポリン類が卵と幼生のみに含まれており、これらの化合物が卵や孵化後の幼生の保護に関与している可能性が示唆された。ヨーロッパザラボヤからは長鎖アルキル硫酸ジエステル化合物 (ADS) およびそのモノエステル体 (AMS)を単離したが、LC-MSおよびイメージングMSによる解析から、AMSがフンに、ADSが内蔵、特に腸管に局在することが分かった。また、ホヤの飼育水中にはAMSのみが放出されていた。生育ステージでの成分を調べた結果、幼生にはADSのみが含まれており、成長とともにAMSが増加した。AMSは幼生の変態時の尾部吸収を促進したことから、ホヤの生態制御に関与している可能性が示唆された。近縁種の探索の結果、長鎖アルキル硫酸エステルは、マボヤ目には含まれず、マメボヤ目およびマンジュウボヤ目のホヤに特有の代謝物である可能性を見出し、広くホヤの生理・生態に関与している可能性が示唆された。海綿Haliclona sp.組織の顕微鏡観察の結果、共生微生物が多数観察された。またメタゲノム解析を行ったところプロテオバクテリア門ついで未記載のシアノバクテリア2種を主に含んでいた。フローサイトメーターにより共生微生物を分離したところ、得られた一種の細胞にPap/Halが含まれることが分かった。これらの結果からPap/Halは共生微生物により産生され、海水中に放出されることで海綿のケミカルコミュニケーション物質としまたて機能している可能性が示唆された。

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。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2021 2020

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 5 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Structure Revision of Protoaculeine B, a Post-translationally Modified N-Terminal Residue in the Peptide Toxin Aculeine B2021

    • Author(s)
      Irie Raku、Miyako Kei、Matsunaga Satoko、Sakai Ryuichi、Oikawa Masato
    • Journal Title

      Journal of Natural Products

      Volume: 84 Issue: 4 Pages: 1203-1209

    • DOI

      10.1021/acs.jnatprod.0c01280

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Menthyl esterification allows chiral resolution for the synthesis of artificial glutamate analogs2021

    • Author(s)
      Morokuma Kenji、Tsukamoto Shuntaro、Mori Kyosuke、Miyako Kei、Sakai Ryuichi、Irie Raku、Oikawa Masato
    • Journal Title

      Beilstein Journal of Organic Chemistry

      Volume: 17 Pages: 540-550

    • DOI

      10.3762/bjoc.17.48

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mass spectrometry imaging reveals differential localization of natural sunscreens in the mantle of the giant clam Tridacna crocea2020

    • Author(s)
      Goto-Inoue Naoko、Sato Tomohiko、Morisasa Mizuki、Yamashita Hiroshi、Maruyama Tadashi、Ikeda Hiroki、Sakai Ryuichi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 656-656

    • DOI

      10.1038/s41598-019-57296-9

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Diverse Aromatic Metabolites in the Solitary Tunicate Cnemidocarpa irene2020

    • Author(s)
      Miyako Kei、Yasuno Yoko、Shinada Tetsuro、Fujita Masaki J.、Sakai Ryuichi
    • Journal Title

      Journal of Natural Products

      Volume: 83 Issue: 10 Pages: 3156-3165

    • DOI

      10.1021/acs.jnatprod.0c00789

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Total Synthesis of the Proposed Structure for Protoaculeine B, a Polycationic Marine Sponge Metabolite, with a Homogeneous Long-Chain Polyamine2020

    • Author(s)
      Irie Raku、Miyahara Masayoshi、Nakamura Shota、Honda Akito、Sakai Ryuichi、Oikawa Masato
    • Journal Title

      Journal of Natural Products

      Volume: 83 Issue: 9 Pages: 2769-2775

    • DOI

      10.1021/acs.jnatprod.0c00761

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pectenovarin, A New Ovarian Carotenoprotein from Japanese Scallop Mizuhopecten yessoensis2020

    • Author(s)
      Matsunaga Satoko、Ikeda Hiroki、Sakai Ryuichi
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 25 Issue: 13 Pages: 3042-3042

    • DOI

      10.3390/molecules25133042

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 有害外来種ヨーロッパザラボヤに含まれるフェロモン様物質の探索2021

    • Author(s)
      宮古圭, 酒井隆一
    • Organizer
      日本水産学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Metabolomics-mass imaging approach reveals ‘smart use’ of metabolites in giant clam Tridacna crocea2021

    • Author(s)
      Ikeda, H; Goto-Inoue, N; Maruyama, T; Yamashita H; Sakai R
    • Organizer
      PACIFICHEM2021, Online, Dec 19-21.
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Diverse aromatic metabolites in the solitary tunicate Cnemidocarpa irene.2021

    • Author(s)
      Miyako K., Yasuno Y.; Shinada T.; Sakai R
    • Organizer
      PACIFICHEM2021, Online, Dec 19-21.
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Identification of the mycalolides biosynthetic bacterium from the marine sponge genus Mycale2021

    • Author(s)
      Fujita M; Takada K; Yoshitake K; Ise Y; Kimura, N.; Fukuoka, M; Ninomiya, A.; Sakai R
    • Organizer
      PACIFICHEM2021, Online, Dec 19-21.
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chemical and biological aspects of water-soluble marine natural products.2021

    • Author(s)
      R.Sakai
    • Organizer
      The 36th Symposium on Natural Products, Taiwan, Oct 15-16, Online.
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 細胞のバリアを攻略する海洋天然物の探索.2020

    • Author(s)
      酒井隆一
    • Organizer
      日本化学会第100回年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] A sponge protein toxin that travels to cell nucleus2020

    • Author(s)
      酒井隆一
    • Organizer
      Institute of Marine Biotechnology (IMB) and Japan Online International Exchange Symposium on Aquatic Science Research, 16th November 2020.
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] Chemical and Biological Aspects of Water-Soluble Heterocyclic Marine Natural Products. In: Topics in Heterocyclic Chemistry. In Topics in Heterocyclic Chemistry, volume 58, Marine Natural Products2020

    • Author(s)
      Ryuichi Sakai
    • Total Pages
      517
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 機能性ポリペプチドおよびその使用2020

    • Inventor(s)
      酒井隆一
    • Industrial Property Rights Holder
      酒井隆一
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-069328
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2022-12-28  

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