ハイギョ嗅覚器における1型鋤鼻受容体の発現解析

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K06399
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 中牟田 祥子 岩手大学, 農学部, 特任研究員 (70724532)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中牟田 信明 岩手大学, 農学部, 准教授 (00305822) ; 二階堂 雅人 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70432010)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 1型鋤鼻受容体 / ハイギョ / 嗅上皮 / 鋤鼻器 / in situ hybridization

Outline of Annual Research Achievements

鋤鼻器を持たない魚の嗅上皮は匂い受容体(OR)、1型鋤鼻受容体(V1R)、2型鋤鼻受容体(V2R)を発現する。魚から四足動物への進化の過程で、ORとV1R /V2Rの発現部位が分かれたことで四足動物の嗅上皮と鋤鼻器が生じたと考えられている。両生類(ツメガエル)の嗅覚器では、V1Rは嗅上皮に発現し、鋤鼻器には発現しない(Date-Ito et al. 2008)。本研究では「魚から四足動物に進化する過程で嗅覚器が陸上生活に適応し鋤鼻器が誕生する際に、 V1R発現部位はどう変化したのか」を明らかにする目的で、魚型嗅上皮（ラメラ嗅上皮）と原始的鋤鼻器（陥凹部上皮）の2種類の感覚上皮を持つハイギョの嗅覚器におけるV1R発現解析を行っている。
2021年度はアフリカハイギョP. aethiopicusと南米ハイギョLepidosiren paradoxaの嗅覚器におけるV1R発現解析を行い、前年度に解析したP. annectens およびP. amphibiusの場合と同様、V1R発現細胞は主にラメラ嗅上皮に分布し、陥凹部上皮に分布するV1R発現細胞は非常に少ないがゼロではないことが明らかになった。このことは、アフリカハイギョおよび南米ハイギョが系統上硬骨魚と両生類の間に位置することを反映し、主嗅覚器と副嗅覚器の間のV1R発現の完全分離までの途中段階を表していると考えられる。
さらに、体長20㎝から80㎝までのP. aethiopicusの嗅覚器に含まれる陥凹部の数と分布を解析した。体の成長に伴い陥凹部の数は増加し、分布範囲が拡大することを明らかにした。ハイギョの嗅覚機能と陥凹部の分布との関連は今後の研究課題である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究期間(2020年~2022年度)内に、4種のアフリカハイギョ（プロトプテルス属）と、1種の南米ハイギョ（レピドシレン属）のV1R遺伝子の同定と、嗅覚器におけるV1R発現解析を行う予定だった。2020-21年度の間に、上記5種類のハイギョに加えオーストラリアハイギョ(ネオケラトドス属)のV1R遺伝子の同定と、P.アネクテンス、P.アンフィビウス、P.エチオピクスおよびL. パラドクサの嗅覚器におけるV1R発現解析を完了した。さらに、体長20㎝から80㎝までのP. エチオピクスを用いて、体の成長に伴う陥凹部の数と分布の変化を明らかにした。全体的にみるとおおむね順調に進展し、最終的には計画通りの実験データを得られる見込みが立っている。

Strategy for Future Research Activity

2022年度は、P.ドロイおよびネオケラトドス・フォルステリの嗅覚器におけるV1R発現解析を行う。オーストラリアハイギョの嗅覚器については、V1R発現だけでなく、陥凹部の有無を含めた組織学的検索も並行して行う。

Causes of Carryover

実験補助や画像解析等を担当する学生アルバイトが、コロナの影響等で業務を実施できないことがあったため未使用分が生じた。2022年度分の助成金と合算して、研究に必要な物品等の購入に充てる。