2018 Fiscal Year Research-status Report
真核生物におけるピノサイトーシスメカニズムの保存性と多様性の解明
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17K19434
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
矢吹 彬憲 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋生物多様性研究分野, 研究員 (20711104)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石田 健一郎 筑波大学, 生命環境系, 教授 (30282198)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 真核微生物 / 浸透栄養 / 新規系統 / 環境配列 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに確立した浸透栄養性真核微生物の培養株を用いて、分子系統解析と電子顕微鏡による形態観察を実施した。これまで環境DNA解析でのみ認識されていた系統群に複数の新規浸透栄養性生物が含まれることを発見し、報告した（Prokopchuk et al. 2019）。またその過程で細胞膜構造についても注目し観察を進め、外界に存在する栄養分の吸収に関わる可能性のある構造を今後特定するための足がかりとなる情報を得ることに成功した。また、浸透栄養性真核微生物の多くが細胞内に共生細菌を有するという事実を把握するに至り、飲作用にのみ依存した生活へとシフトした進化的背景に共生細菌からの何らかの物質供給が存在する可能性とその検証に向けた研究の展望が開けた。今後は、細胞内共生菌が担う役割の理解とともに近縁種でありながら共生細菌の有無がある生物グループに着目した研究展開も視野に入れている。さらには、これまで共生細菌の存在が全く報告されていない生物群も飲作用に依存した生活を行うことが可能であるという知見も獲得し、同じ『飲作用』という栄養摂取様式に依存した生活様式の進化にも、そこに至るまでには多様性があることが示唆された。
これまで環境DNA解析でのみ知られていた系統群に、本研究計画の中で新たに確立された浸透栄養性真核微生物が多く含まれるという事実は、それらがこれまでの培養条件では増殖しない生物であった可能性と共に海洋環境中には浸透栄養性真核微生物が従来の想定を大きく超えて存在している可能性を示している。浸透栄養性真核微生物は、多様な餌生物を利用できるジェネラリスト生物と比較し、増殖には外界の環境が大きく影響する可能性も考えられた。
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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
一昨年度の成果にもとづき研究が進展し原著論文が公開され、またそこから新たな展開を見出すことにも成功したため。具体的には、飲作用能を有するディプロネマ生物において共生細菌が存在することが普遍的である一方で、一部のディプロネマ生物は共生細菌を持たず、両者の間には増殖のために要求する栄養に違いがある可能性を見出したことがあげられる。さらに、一部の浸透栄養性ケルコゾア生物は培養条件を変更することで、原核生物あるいは珪藻、およびその両方を捕食可能であることを見出した。これは自然環境下でも浸透栄養性生物が柔軟に栄養摂取様式を変えながら生活していることを示唆している。また本知見にもとづき、異なる条件下で培養した当該生物に飲作用に関わる小胞形成機構などの微細構造に差が生じるのか、遺伝子発現にどのような違いが見られるのか、を検証することが可能になり、実験基盤が整ったことも昨年度の進捗が順調であったことを示している。浸透栄養性真核微生物が外界環境の変化に対し鋭敏に反応する可能性を考慮し、その在不在の把握が環境変動を予兆も含めより勘弁に捉える手法の開発につながる可能性を見出せたことも昨年度の潜在的成果の一つと捉えている。以上、一昨年度、および昨年度に得られた知見に基づき今年度も効率的な研究展開が期待できることから、本研究課題は概ね順調に進捗していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
既に確立している培養株を用いた形態観察と系統的所属の解明を続けるとともに、その比較から飲作用プロセスの多様性及び進化に関する知見を得る。飲作用プロセスに特に違いが大きいと判断された2つ以上の培養株を材料に次世代シーケンサーを用いた配列解析を実施し、分子情報にもとづき飲作用メカニズムの多様化プロセスを議論する。
さらに多くの浸透栄養性真核微生物から共生細菌の存在を見出したことから、それら共生細菌の機能に着目した研究展開を目指す。共生細菌のゲノム情報の収集・解析のみならず、共生細菌を持たない原生生物への感染実験や、共生細菌の有無に伴う浸透栄養に依存した増殖速度の違いの解明に着手したい。さらにケルコゾア生物では、餌生物の捕食に依存し生活しているステージと飲作用のみに依存し生活しているステージの両方を誘導できることが可能となったため、２つの条件間での飲作用プロセスに関わる形態、および遺伝子発現プロファイルの違いの把握も推し進めたい。これまでの2年で確立した培養株は、系統分類学的にも新規性が高いものが多く、その正式な記載報告に関する研究も並行して実施したい。また当初の計画通り確立した培養株は、関連研究分野の進展を駆動するための材料と積極的に公開し提供していく所存である。これら一連の取り組みを通じて、飲茶用能を有する真核微生物の細胞機能全体についての理解の深化を目指す。
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| Causes of Carryover |
予定していたサンプリングが日程上の都合により変更せざるを得なくなった。代わりのサンプリングは他用務での出張と合同で実施することが可能となったため、当初の計画より費用を抑えることができた。次年度使用額は、培養株の効率的な維持と解析のために雇用した支援パートタイマーを継続して雇用するための費用と次世代シーケンサー解析のための費用とする。これにより、昨年度以上に効率的な展開を目指す。
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