生体分子に着目した“化石種にも使える”高精度有孔虫Mg/Ca水温計の開発

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H02016
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: 氏家 由利香 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (20573041)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 遠藤 博寿 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 特命准教授 (60396306) ; 石谷 佳之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 特任研究員 (60772043) ; Ulanova Dana 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 講師 (70610129) ; 吉村 寿紘 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 副主任研究員 (90710070)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 石灰化 / 浮遊性有孔虫 / 飼育実験 / Mg/Ca比

Outline of Annual Research Achievements

浮遊性有孔虫殻のMg/Ca比は、水温の指標として古環境学で非常に重用されている。しかし、殻形成に関連する代謝メカニズムが不明であったため、殻のMg/Ca比と海水の組成間の非平衡について、経験則で水温換算を行なうほか手段がなかった。一方、研究代表者らの先行研究により、有孔虫の殻形成時に、細胞外にCaイオンを輸送する生体分子が有意に発現し、この代謝が殻のMg/Ca比の制御に極めて効果的であると示唆された。そこで本研究では、温度に対するCaイオン膜輸送体の発現量などを検証し、水温と殻のMg/Ca比の関係を生体分子の熱特性から解明し、有孔虫Mg/Ca水温計の精確性を高めることを目的としている。
本研究では、飼育実験、Caイオン膜輸送体の遺伝子群の同定、それらのアミノ酸配列を用いたタンパク質組み替え実験、タンパク質の熱変性の検証を実施し、さらに殻の微量元素分析によるMg/Ca比との比較を行う。
浮遊性有孔虫は、季節性で多産する種が異なるため、夏季と冬季で複数回にわたってサンプリングを行い、複数種について異なる水温で飼育実験を行った。夏季の主要産出種について、飼育実験中に殻を形成した個体からRNAを抽出し、トランスクリプトーム解析を行ってCaイオン膜輸送体の配列情報などを得た。しかし、異なる水温飼育下で十分な個体試料数を得ることができず、Caイオン膜輸送体の発現量の比較などができなかった。また、Caイオン膜輸送体の遺伝子配列がすでにわかっている底生有孔虫を用い、大腸菌による組み替えタンパク質の発現、精製に関する予察的実験を行った。
殻のMg/Ca比分析については、極小領域で微量元素を分析するため、試料の前処理や測定方法の検証を行った。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

新型コロナウィルス感染症拡大に伴う研究自粛要諦で、サンプリングや飼育実験に大いに支障がでた。その結果、必要なサンプルが確保できず、翌年へ繰越となった。

Strategy for Future Research Activity

夏季に算出する浮遊性有孔虫について、実験に必要な個体数を確保するため、次年度に向けてサンプリングの計画を複数回予定するなど対策を講じた。