2019 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of host searching behavior related with nematode evolution
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19K06811
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
田中 龍聖 宮崎大学, 医学部, 助教 (70723550)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 線虫 / 宿主探索 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宿主探索は、寄生虫などが宿主生物を見つける際に必要な行動であり、その生物の生活史を成り立たせるうえで非常に重要である。本研究は、単純な体構造を持ち扱いやすい線虫を用い、その宿主探索機構を明らかにし、宿主探索が進化に影響することを実験的に証明することを目的としている。本研究では、宿主探索の主要な要因となる、宿主の「匂い」と「振動」それぞれを線虫がどのように受容しているか明らかにする。
・宿主の匂い受容機構解明
2019年度は、「宿主であるベニツチカメムシに対して探索行動を示す線虫Caenorhabditis japonica」のリファレンスゲノムの向上を試みた。その結果、リファレンスゲノムの大幅な改善に成功した。また、RNAseq法によるC. japonicaの「宿主の匂い受容体」の絞り込みを行った。宿主探索を行っている状態と行っていな状態のC. japonicaそれぞれからRNAを抽出し、RNAseq法により発現遺伝子の比較を行った。この結果は現在解析中である。
・宿主由来振動の受容機構解明
2019年度は、C. elegans（宿主探索する線虫C. japonica の近縁種で、宿主探索行動を示さないモデル生物。多数の変異体がストックされ、利用できる。）の野生型および体表のタッチセンサーに欠損のある変異体を、様々な振動に晒し、C. elegansが反応する振動域および、どの受容体が振動の感知に関与しているか調べた。その結果、C. elegansが反応する振動の範囲が明らかとなった。また、振動の受容には体表全体のタッチセンサーが関与していることが明らかとなった。
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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
・宿主の匂い受容機構解明
宿主探索行動を示す線虫C. japonicaのリファレンスゲノムの向上とRNAseq法による「宿主の匂い受容体」の絞り込みを行った。現在公開されているC. japonicaのリファレンスゲノムの質は、RNAseq等の解析に十分ではないため、他の研究者とも協力してC. japonicaのリファレンスゲノムの向上を図った。C. japonicaの新たなリファレンスゲノム作成のために、野外から新たに線虫を得て研究室で単系統を作出した後、DNAを抽出し、PacBioシーケンスとNanoporeシーケンスで全ゲノムをシーケンスし、ゲノムアセンブリを行った。その結果、コンティグ数が18817個から662個になるなど、リファレンスゲノムの大幅な改善に成功した。また、宿主探索を行っている状態と行っていな状態のC. japonicaそれぞれからRNAを抽出し、RNAseq法により発現遺伝子の比較を行った。この結果は現在解析中である。
・宿主由来振動の受容機構解明
C. elegansの野生型および体表のタッチセンサーに欠損のある変異体を用いて、様々な振動に晒したところ、野生型は300-1500Hz域の振動に対して、反応を見せ、特に800-1000Hzの振動に対して敏感に反応した。反応の種類（反応時の動き）は、素早く前進するか、後退するかであった。一方、体表のタッチセンサーに欠損のある変異体では、全身のセンサーが欠損しているものでは完全に振動への反応を示さず、頭部のセンサーのみ欠損している変異体では、振動に対して反応はするものの野生型に比べて反応が鈍くなった。これらのことから、C. elegansは少なくとも300-1500Hzの振動を、全身の体表のタッチセンサーを介して受容していることが明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
・宿主の匂い受容機構解明。（2年目）前年度に得られた、「宿主の匂いを認識している状態」と「宿主の匂いを認識していない状態」のC. japonicaのRNAseqのデータの解析を進め、宿主の匂いの認識に関与するレセプターの絞り込みを行う。さらに、絞り込まれた候補レセプターについて、相同性検索およびRNAiでの機能解析により、宿主の匂いの認識に関わるレセプターを同定する。（３年目・最終年度）２年目に得られる予定の「C. japonicaの宿主昆虫の匂いを受容するレセプター」のホモログが他の線虫や寄生虫に存在するか、リファレンスゲノムが利用できる種について調べる。結果を宿主昆虫がいる種、いない種で系統的に考察し、匂い受容レセプターが進化に寄与したことを示す。また、C. elegansにC. japonicaの匂い受容レセプターを発現させ、宿主昆虫に寄って行くか確認する。
・宿主由来振動の受容機構解明。（2年目）C. japonicaの宿主探索を行う発育ステージとそれ以外ステージでどのような振動に対して反応するか調べ、これまでに明らかにしたC. elegansの振動への反応と比較する。また、宿主昆虫が発生させる振動をレーザードップラ計測器で計測する。計測された振動を振動発生装置で再現し、C. japonicaを晒し、どのような行動を示すか観察する。（３年目・最終年度）C. japonica以外の線虫およびその他の寄生虫のうち、実験に利用できるものについて、「振動への反応」と「宿主が発生させる振動」を調べ、比較解析する。その結果を系統樹と照らし合わせて、振動受容がその生物の生活史形成にどう影響したか考察する。
最後に宿主の「匂い」と「振動」の受容の知見を統合し、進化学的に考察する。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた学会の参加申し込み期限までに実験結果がまとまらなかったため、学会参加を見送った。それにより、参加費に充てる予定であった予算の使用を来年の学会参加のために持ち越すことにした。しかし、新型コロナ感染症の影響状況次第では２年目も学会参加を控える。その場合、学会参加に充てる予定の労力と予算を論文での研究成果発表に利用する。
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