Omics analysis based on signal transduction using GH transgenic Amago salmon

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H03864
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 森 司 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (60241379)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 菜穂子 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (00509515) ; 関 泰一郎 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (20187834)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: GH遺伝子組み換え / アマゴ / iTRAQ / 電子顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

本年度イメージングMSによるアゼチジン2-カルボン酸の解析予定であったが、MSが故障したため、次年度に行う。GH組み換えアマゴでは脂質代謝とミトコンドリアに大きな問題があることが遺伝子発現解析から推測出来ていたため、実際のタンパクの解析やミトコンドリアに焦点を当てた蛋白発現をiTRAQにより行った（井上）。次に、このデーターを用いてIPAによるシグナル伝達解析を行った（森、関）。更に肝臓の組織解析を電子顕微鏡であるTEMを用いて行った（森）。また、脂質代謝に関するある遺伝子のゲノムのメチル化解析にも挑戦した（森）。その結果、iTRAQにより292個のタンパク質が同定でき、コントロールと比較してホモで1.5倍以上増加しているタンパク質は270個存在した。GH遺伝子組み換えアマゴのホモ肝臓で最も増加していたタンパク質はCytochrome P450 1A3 (7.7倍)であった。一方、最も減少していたタンパク質はΔ-6 desaturase(0.3倍)であった。Δ-6 desaturaseの減少は先行研究のイルミナ解析のデータ(⊿-6fatty acyl desaturaseが0.096倍)を裏付けた。IPA解析により、上位3つのSignal transductionは筋肥大に関わるEIF2Signaling、eIF4/p70S6K signaling、mTOR signalingであり、GH遺伝子組み換えに伴い、体サイズの増大を示唆した。この代謝解析でもミトコンドリアの機能不全の可能性が高く、エネルギー代謝関連(糖新生、解糖系、酸化的リン酸化反応)が変化していた。また、肝臓のTEM解析の結果、遺伝子組み換えアマゴの肝臓ではミトコンドリアの面積が統計的に優位に増加している事が明らかになった。この事からミトコンドリアの生理機能が大きく変化している事が明らかになった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

アゼチジン2カルボン酸のイメージングMS解析が機械の故障などで行う事ができなかったが、今年はその解析を行う予定である。その他に関しては概ね順調である。

Strategy for Future Research Activity

今までの研究で、遺伝子組み換えアマゴのミトコンドリアに異常がある事が発現タンパクのiTRAQ解析とIPA解析実験、そして電子顕微鏡から明らかになり、これが原因で遺伝子組み換えアマゴの脂質代謝が大きく変化する事が見えてきた。
そのため、次にミトコンドリアのどこに、次にミトコンドリアゲノムのどの部位に異常があるのかを明らかにする事を今年度の研究で行う。そのため、遺伝子組み換え体のホモ個体とその兄弟ではあるが非組み換え体のコントロールアマゴを用いてミトコンドリアを抽出した後にゲノム解析をする予定である。また、アゼチジン2カルボン酸のイメージングMS解析を行う予定である。