2020 Fiscal Year Annual Research Report
Building Inventory of Evolution and Luminescent Mechanisms of Bioluminescent Proteins
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19H03200
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
由良 敬 早稲田大学, 理工学術院, 教授(任期付) (50252226)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 博文 早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 次席研究員(研究院講師) (60418572)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 発光タンパク質 / 分子進化 / 発光メカニズム / データベース / コンピュータシミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
20世紀の前半から人類は地球の様々な空間の探索を行い、それにともないさまざまな発光生物の存在を報告してきた。大場裕一（中部大学）らは発光生物の情報を徹底的に収集し、その情報を「発光生物リスト・プロジェクト (LLL)」としてウェブ上に公開している。研究代表者と研究分担者はこのリストを出発点にし、その後に同定された発光生物を加え、これらの発光生物がもつ発光分子（タンパク質と低分子）を徹底的な文献検索で見いだし、発光生物と発光部位、発光タンパク質、発光低分子を接続した公開データベースの作成に取りかかった。
現在知られている発光タンパク質をアミノ酸配列の類似性で分類すると、多様な生物種で発光が明らかになっているにもかかわらず、わずか7種類のluciferaseと3種類のphotoproteinの総計10種類に分類できることがわかった。この知見にもとづくと、新規発光生物が見つかった場合にも、その生物がもつ発光タンパク質は、10種類の何れかである可能性が高い。富山湾で採取されるホタルイカは発光生物として有名だが、その発光分子は明らかになっていない。そこで、ホタルイカのゲノム塩基配列情報を決定し、ホタルイカの発光に関与するタンパク質を推定した。ホタルイカは少なくとも2種類の光で発光することが知られているが、両波長の発光に関与するタンパク質候補をデータ解析から見いだすことができた。当該報告の論文はMarine Biotechnology誌の22巻に掲載した。
2020年10月に野外調査をおこない、新規と思われる発光生物を発見した。この生物種と発光機構を明らかにするために、ゲノムを抽出し塩基配列断片情報を取得した。ミトコンドリアゲノム塩基配列と形態観測から、当該生物がゴカイの仲間であることを突き止めた。発光ゴカイはすでに知られていることから、既知発光ゴカイとの関係を明らかにする必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初計画においては、収集したデータをデータベースとして公開する予定であったが、2020年度中に公開することができなかった。また発光メカニズムのシミュレーション計算を開始する予定であったがこちらも進捗が芳しくない状況である。いずれもCOVID-19による構内立ち入り禁止措置等により、現場機材設置調整等が滞ってしまったためである。COVID-19禍では論文の掲載を完成させ、COVID-19が多少納まった段階で、先に野外調査をすることができたため、新規発光生物探索を先に実施した。以上のことより、計画の進行がやや遅れていると判断した。しかしこの遅れは、2021年度には取り戻す予定で、研究計画を再調整した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度の研究推進には、研究室の学生を巻き込み、研究メンバーを増やして、データベース構築と発光機構を明らかにするためのシミュレーションを進めていく予定である。
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