2022 Fiscal Year Annual Research Report
福島第一原子力発電所周辺の潮間帯で見られた巻貝の生殖の季節性喪失の分子基盤
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21K19847
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
森下 文浩 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 助教 (20210164)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今村 拓也 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (90390682)
堀口 敏宏 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境リスク・健康領域, 室長 (30260186)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 通年成熟 / 巻貝 / トランスクリプトーム / 神経ペプチド / エピゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2011年の東日本大震災と津波によって炉心溶融事故を起こした福島第一原子力発電所南岸数キロ圏内では、本来、初夏に性成熟する巻貝(イボニシ)が年間を通じて性成熟する生殖異常(通年成熟)が発生している。このような生殖の季節性喪失の原因究明は、原発事故が環境に与えた影響を正しく理解するための喫緊の課題である。われわれは、原発事故と関連する何らかの環境因子が神経ペプチド調節系を撹乱させたことが通年成熟の原因、という独自の仮説を立て、環境応答の司令塔である脳における神経ペプチド遺伝子の発現変動を検証した。まず、正常・通年成熟イボニシの雌雄それぞれからイルミナ解析用ライブラリーを調製して次世代シーケンサーを用いた網羅的発現解析を試み、Trinity, Salmonなどのアプリケーションを用いてイボニシ脳で発現する約6万個の遺伝子転写産物モデルを作製した。次に、それらにShort read DNA配列を対応づけて発現定量した。その結果、新たに同定した88種のイボニシ神経ペプチド前駆体遺伝子のほとんどが通年成熟によって発現低下する、という奇異な現象を見いだした。また、ヒストンやDNAの化学修飾に関連する酵素遺伝子の中に、通年成熟で発現上昇するものが多数、見つかった。これらのことから、何らかの環境因子がイボニシ脳のエピゲノム調節を撹乱し、神経ペプチド前駆体遺伝子の持続的発現抑制と通年成熟を引き起こした、というエピゲノム撹乱仮説を提唱した。今後、この仮説の検証や神経ペプチドの機能解析によって通年成熟の原因解明に繋がるとともに、エピゲノム調節試薬を適切に使用することでイボニシの通年成熟を解消することが期待される。さらに、イボニシの神経ペプチド遺伝子発現が環境変化に応答して変動したことから、今後、イボニシの遺伝子発現変動を環境モニタリングシステムの指標として活用できる可能性がある。
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| Remarks |
「福島第一原発近傍で観察された巻貝の生殖異常のメカニズム解明 ― 神経ペプチド遺伝子の発現低下と発現調節スイッチの異常による可能性 ―」というタイトルで研究成果のプレスリリースを行い、令和5年3月10日付け 中国新聞 朝刊と令和5年4月5日付け 日本経済新聞 電子版に記事が掲載された。
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