Reconstruction of the ancestral neurons based on the common molecular signature of peptidergic nervous systems of early branching metazoans

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06662
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44020:Developmental biology-related
• Research Institution: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University
• Principal Investigator: Watanabe Hiroshi 沖縄科学技術大学院大学, 進化神経生物学ユニット, 准教授 (80356261)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 早川 英介 沖縄科学技術大学院大学, 進化神経生物学ユニット, グループリーダー (20739809) ; 稲葉 一男 筑波大学, 生命環境系, 教授 (80221779)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: クシクラゲ / 神経細胞 / 神経ペプチド / 進化 / 起源

Outline of Final Research Achievements

Acquisition of neurons is one of the major events in animal evolution, but the properties of ancestral neurons at early phase of animal evolution are still unknown. In this study, we performed a comprehensive peptidomic analysis using state-of-the-art mass spectrometry technology. We have successfully identified many neuropeptides in a ctenophore species Bolinopsis mikado, and identified neurons and neurosecretory cells in which the peptides are expressed. We found that the peptide-expressing neurons in Ctenophora and Cnidaria/Bilateria have similar genetic signatures, suggesting that peptidergic neurons may have appeared first in animal evolution.

Free Research Field

進化発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年のクシクラゲゲノムの解読は,最も原始的な系統の一つであるこの動物系統が,多くの神経関連遺伝子を欠いていることを示し,このことからクシクラゲ類の神経細胞が独立に進化したとする仮説が提唱されるなど,注目度の高いトピックである.しかし,このテーマに関する国内外の研究のほとんどがゲノム情報に基づく遺伝子の保存性の議論に終始しているのに対して,申請者らは独自のアプローチで神経ペプチドを多数見出し,さらにクシクラゲと刺胞動物/左右相称動物の神経系の相同性を示した.以上の知見は,最も祖先的な神経細胞の進化的起源を理解する上で極めて重要な情報を提供しており,世界的にも非常にインパクトのある研究である.