2022 Fiscal Year Annual Research Report
Evolution of egg envelope digestion system of fish hatching enzymes: the birth of a new system in the evolutionary process
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20K06774
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
安増 茂樹 上智大学, 理工学部, 教授 (00222357)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 機能進化 / 孵化酵素 / 遺伝子重複 / 硬骨魚類 / 卵膜分解機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遺伝子重複は進化の重要な原動力の一つである。重複遺伝子が、どのように新規機能を獲得してきたかを解明することは、進化学において重要な課題である。真骨魚類の孵化酵素は、数回の遺伝子重複を経験している。その結果、分岐の早い魚では単一酵素の卵膜分解系であるのに対し、分岐の遅い正真骨魚では2種類の酵素（HCEとLCE）による共同作用により効率の良い分解系に進化した。卵膜を膨潤・軟化させるHCEが、祖先型の活性を持つ酵素で、膨潤卵膜を可溶化するLCEは、新規機能獲得酵素と考えられている。研究の目的は、いろいろな魚種の孵化酵素の卵膜分解機構を調べることで、2種の酵素系の成立過程を考察することである。面白いことに、キュウリウオ目の魚は3つの酵素 (HCE, LCE, HE)を持つが、その後の進化過程でHE遺伝子は消失している。このことから、HCE-LCE系の成立過程で3つの酵素の分解系が存在したことが予想される。アユのリコンビナント孵化酵素を作成して単離卵膜を分解させると、rAyuHCEは卵膜を軟化させる。切断点の解析からもAyuHCEは、祖先型酵素といえる。一方、rAyuHEがもっとも顕著に卵膜の軟化を引き起こす。自然孵化では、卵膜は軟化するも完全分解されないことを考え合わせると、アユでは、HCE-LCEの卵膜分解系は不完全で、AyuHEは、その成立過程で補助的に働く酵素と考えられる。rAyuLCEは、活性のある酵素が得られていない。現在、アユ孵化液よりLCEの精製を試みて見ている。一方、正真骨魚類の姉妹群であるニシン骨鰾類に属するミルクフィシュも2つの酵素系を持つ。2種のリコンビナント酵素を作製してその卵膜分解を調べると、正真骨魚類のHCE/LCE系と比較して不完全である。このことから、進化過程での新規機能を獲得は、遺伝子の変異と選択により、ゆっくりと進むことが予想される。
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