ホヤ血球による金属運搬と被嚢接着機構に関する形態学および機能解析

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06740
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 植木 龍也 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (10274705)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古野 伸明 広島大学, 両生類研究センター, 准教授 (80219120)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ホヤ / 金属イオン / 接着物質 / タンパク質 / 遺伝子発現 / 微細構造

Outline of Annual Research Achievements

海産無脊椎動物ホヤ類は、(1)海水中で基質に強固に接着するという性質と、(2)血球中に高濃度の金属イオンを蓄積する性質をもつ。血球に蓄積された金属の役割はまったく不明であったが、申請者らは最近の知見にもとづき「ホヤ血球が被嚢の接着面まで金属を運搬し」かつ「金属結合タンパク質が接着に寄与する」のではないかとの学術的な問いを設定した。本研究は３年間の研究期間で、(1)ホヤ被嚢の形成・接着過程における血球移動経路の解明とCa2+イメージング、(2)刺激応答性Ca2+チャネルおよび接着タンパク質のin vitro機能解析、(3)それら遺伝子のin vivo機能破壊解析を実施する計画である。2019年度は主に光学顕微鏡観察、定量的RT-PCR、特異的抗体の作成、発現コンストラクトの作成、組換えタンパク質の合成を行った。光学顕微鏡観察では、被嚢の形成・接着過程におけるV濃縮細胞の移動経路についてタイムラプス記録を行うとともにV特異的な2,2’-bipyridine染色によってV含有細胞の移動の可視化を試みた。定量的RT-PCRでは接着タンパク質候補遺伝子およびバナジウム結合タンパク質遺伝子と細胞質アクチン遺伝子について、卵形成および初期発生、変態、幼若個体、成体組織における転写産物の発現量の変動を明らかにした。接着タンパク質候補遺伝子を特異的に認識する抗体を作成し、ウェスタンブロットおよび免疫染色によって被嚢突起および接着面における局在を明らかにした。

Current Status of Research Progress

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

Reason

おおむね順調に進展している。光学顕微鏡観察、定量的RT-PCR、特異的抗体の作成、発現コンストラクトの作成、組換えタンパク質の合成について予定通り行った。TALENコンストラクトの代わりにより効率的な手法としてsiRNAコンストラクトを作成した。電子顕微鏡観察は次年度開始とした。

Strategy for Future Research Activity

(1)ホヤ被嚢の形成・接着過程における血球の観察、(2)ホヤ被嚢の形成過程における血球のCa2+イメージング、(3)遺伝子・タンパク質の発現部位の解析、(4)３つの刺激応答性Ca2+チャネルのin vitro機能解析、(5)接着タンパク質候補分子のin vitro機能解析、(6)遺伝子破壊ホヤの作出によるin vivo機能解析の６項目を、ほぼ当初予定通り進行する。特に変更点はない。

Causes of Carryover

概ね予定通り研究計画が進行したが消耗品の購入額などにより若干の余剰が生じた。余剰額は次年度の消耗品費と合算して使用する。それ以外の費目は変更なし。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 国立物理核研究所(イタリア)
  • Country Name: ITALY
  • Counterpart Institution: 国立物理核研究所
• [Int'l Joint Research] 国立イスラム大学マラーン校(インドネシア)
  • Country Name: INDONESIA
  • Counterpart Institution: 国立イスラム大学マラーン校
• [Journal Article] Symbiotic bacteria associated with ascidian vanadium accumulation identified by 16S rRNA amplicon sequencing. (2019)
  • Author(s): A. Arimoto, T. Hikosaka-Katayama, A. Hikosaka, K. Tagawa, T. Inoue, T. Ueki, M. Yoshida, M. Kanda, E. Shoguchi, K. Hisata, N. Satoh.
  • Journal Title: Gigascience Volume: 8 Pages: 1-8
  • DOI: 10.5524/100564
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Xenacoelomorph-specific Hox peptides: Insights into the phylogeny of acoels, nemertodermatids, and xenoturbellids. (2019)
  • Author(s): T. Ueki, A. Arimoto, K. Tagawa, N. Satoh.
  • Journal Title: Zoological Science Volume: 36 Pages: 395-404
  • DOI: 10.2108/zs190045
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mechanism of vanadium accumulation and possible function of vanadium in underwater adhesion in ascidians. (2019)
  • Author(s): T. Ueki, Tri K. A.
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings Volume: 2120 Pages: 020001
  • DOI: 10.1063/1.5115602
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] スジキレボヤの接着部位に局在するvWFAタンパク質の発現と金属結合能 (2019)
  • Author(s): 植木龍也
  • Organizer: 日本動物学会第90回大阪大会
• [Presentation] 軟体動物腹足類アメフラシ( Aplysia kurodai )の神経ペプチド, AkFXXFamide, の発現と生理作用 (2019)
  • Author(s): 村上 翠、有藤拓也、高橋俊雄、浮穴和義、古満芽久美、植木龍也、小原政信、森下文浩
  • Organizer: 日本動物学会第90回大阪大会
• [Presentation] 多様な生物種におけるゴルジ体とREの関係性 (2019)
  • Author(s): 藤井しゃら、佐藤卓至、黒川量雄、白江麻貴 、植木龍也、トリ・クストノ・アジ、稲葉諒多、佐藤明子
  • Organizer: 日本動物学会第90回大阪大会
• [Presentation] 軟体動物アメフラシの心臓に発現する4種の新奇Gタンパク質共役型受容体 (2019)
  • Author(s): 西元絢香、大屋七星、植木龍也、小原政信、森下文浩
  • Organizer: 2019年度中国四国地区生物系三学会合同大会広島大会
• [Book] Monitoring Artificial Materials and Microbes in Marine Ecosystems: Interactions and Assessment Methods" edited by Toshiyuki Takahashi (2020)
  • Author(s): T. Ueki, Tir K. A., Romaidi
  • Total Pages: 281
  • Publisher: Bentham Books
  • ISBN: 978-981-14-3723-6