2016 Fiscal Year Research-status Report
硬骨を持たない原始的脊椎動物ヤツメウナギにおける新規カルシウム代謝機構 の解明
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15K07126
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
関口 俊男 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 助教 (40378568)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 信雄 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (60242476)
服部 淳彦 東京医科歯科大学, 教養部, 教授 (70183910)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | calcitonin / evolution / cyclostome |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、顎や硬骨をもたない原始的な脊椎動物であるヤツメウナギを用い、ほ乳類において骨代謝に関わるホルモンの始原的機能を明らかにすることを目標としている。昨年度は、血中カルシウム低下ホルモンであるカルシトニンに注目してきた。
本年度は、カルシトニン以外の血中カルシウム調節ホルモン、血中カルシウム上昇ホルモンとして副甲状腺ホルモン（PTH）、ビタミンDを、血中カルシウム低下ホルモンとしてスタニオカルシン（STC）に着目した。PTHと STCをコードする遺伝子及びビタミンD合成酵素の遺伝子をヤツメウナギゲノム情報から検索した。さらに、これらが実際に顎口類（顎をもつ脊椎動物）の相同遺伝子であることをアミノ酸配列比較及び系統解析により検討した結果、全ての遺伝子について、顎口類の血中カルシウム調節ホルモンと同じ起源をもつ可能性が高いことを確認した。さらに特に注目しているSTCについて述べる。
STCは、硬骨魚類の血中カルシウム濃度を低下させるホルモンである。スタニウス小体と呼ばれる内分泌器官から精製されたホルモンであるが、全身に遺伝子を発現することが知られている。硬骨魚類では、血中カルシウム濃度の上昇に応答し鰓に作用、鰓からのカルシウム排出を刺激する。顎口類には2種類のSTC (STC1, STC2)が存在している。本年度、研究代表者がヤツメウナギと同じ円口類に属するヌタウナギで、STC2を同定した。さらに今年度の解析の結果、ヤツメウナギSTCは、STC1であることが明らかになった。このことは、円口類の祖先には既に2種類のSTCが存在し、ヤツメウナギとヌタウナギが分かれた後、それぞれの系統で、片方のSTCが失われたことを示している。さらにヤツメウナギSTCの発現解析の結果、顎口類と同じく全ての組織で発現が認められた。
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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
円口類において、その存在が不明であったSTC及びビタミンD合成酵素遺伝子を同定し、さらにその分子的特徴を明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、ヤツメウナギにおけるメラトニンの血中カルシウム調節作用の解析を実施する。顎口類において、メラトニンは松果体から分泌され概日リズムの調節に関わっている。その他にも様々なメラトニンの機能が報告されており、本課題の分担者は、顎口類におけるメラトニンの骨代謝機能を明らかにしている。硬骨魚類において、メラトニンは、血中カルシウム濃度を低下させる作用を示す。この作用は、硬骨魚類の主要なカルシウム貯蔵器官である鱗の破骨細胞の活性をメラトニンが抑制することで引き起こされる。
本年度は、①メラトニンの血中カルシウム調節作用が、円口類から出現したのか、②骨や鱗のない動物においてメラトニンの血中カルシウム調節機構が存在するのか、という問いに答えるために、ヤツメウナギを用いメラトニンの機能解析を行う。なおヤツメウナギにおいても、顎口類同様メラトニンは松果体で合成され夜間に分泌されることが知られている。
はじめに、ヤツメウナギにメラトニンを投与し、血中カルシウム濃度の変化を継時的に測定する。もしメラトニンの血中カルシウム濃度調節作用を示唆するデータを得た場合、その機構を解析する。第一候補となるのは、鰓におけるカルシウムチャネルの発現変動である。硬骨魚類は、鰓のカルシウムチャネルの発現を変化させ、鰓からのカルシウムの取り込みと排出を調節して血中カルシウム濃度を一定に保っている。ヤツメウナギでも同様の機構で血中カルシウム濃度を調節している可能性が考えられる。そこで、まずヤツメウナギのゲノムデータベースより、カルシウムチャネル遺伝子を検索し、さらに配列比較及び系統解析により顎口類のカルシウムチャネルと相同な遺伝子であることを確認する。最後に、メラトニン投与実験や海水移行実験での発現変動を解析する。
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| Causes of Carryover |
３月上旬からの海外渡航で当初予定していた試薬の購入が必要なくなったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H29年度に試薬を購入する予定である。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Pollution of radiocesium and radiosilver in wharf roach (Ligia sp.) by the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Plant accident.2017
Author(s)
Qiu, X., Undap, S.L., Honda, M., Sekiguchi, T., Suzuki, N., Shimasaki, Y., Ando, H., Sato-Okoshi, W., Wada, T., Sunobe, T., Takeda, S., Munehara, H., Yokoyama H., Momoshima, N. and Oshima, Y.
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Journal Title
J. Radioanal Nucl Chem.
Volume: 311
Pages: 121-126
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effects of low-intensity pulsed ultrasound on osteoclasts: analysis with goldfish scales as a model of bone.2017
Author(s)
Hanmoto, T., Tabuchi, Y., Ikegame, M., Kondo, T., Kitamura, K., Endo, M., Kobayashi, I., Mishima, H., Sekiguchi, T., Urata, M., Seki A., Yano, S., Hattori, A., and Suzuki, N.
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Journal Title
Biomed. Research
Volume: 38
Pages: 71-77
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Identification and molecular characterization of the stanniocalcin family gene from the inshore hagfish, Eptatretus burgeri.2017
Author(s)
Sekiguchi, T., Kuraku, S., Tatsumi, K., Shimasaki, Y., Oshima, Y. and Suzuki, N.
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Journal Title
J. Fac. Agr., Kyushu Univ.
Volume: 62
Pages: 93-98
Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Calcitonin-typical suppression of osteoclastic activity by amphioxus calcitonin superfamily peptides and insights into the evolutionary conservation and diversity of their structures.2017
Author(s)
Sekiguchi, T., Shiraishi, A., Satake, H., Kuwasako, K., Takahashi, H., Sato, M., Urata, M., Wada, S., Endo, M., Ikari, T., Hattori, A., Srivastav, A.K. and Suzuki, N.
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Journal Title
Gen. Comp. Endocrinol.
Volume: 246
Pages: 294-300
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Low-intensity pulsed ultrasound induces apoptosis in osteoclasts: Fish scales are a suitable model for analysis of bone metabolism by ultrasound.2016
Author(s)
Suzuki, N., Hanmoto, T., Yano, S., Furusawa, Y., Ikegame, M., Tabuchi, Y., Kondo, T., Kitamura, K., Endo, M., Yamamoto, T., Sekiguchi, T., Urata, M., Mikuni-Takagaki, Y. and Hattori, A.
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Journal Title
Comp. Biochem. Physiol. Part A
Volume: 195
Pages: 26-31
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Seawater polluted with highly concentrated polycyclic aromatic hydrocarbons suppresses osteoblastic activity in the scales of goldfish, Carassius auratus.2016
Author(s)
Suzuki, N., Sato, M., Nassar, F. H., Abdel-gawad, F. Kh., Bassem, S.M., Yachiguchi, K., Tabuchi, Y., Endo, M., Sekiguchi, T., Urata, M., Hattori, A., Mishima, H., Shimasaki, Y., Oshima, Y., Hong, C.-S., Makino, F., Tang, N., Toriba, A. and Hayakawa, K
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Journal Title
Zool. Sci.
Volume: 33
Pages: 407-413
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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