2023 Fiscal Year Annual Research Report
新規に開発したクマムシ遺伝子発現ベクターを用いた、乾燥耐性の分子基盤解析
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22K19302
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| Research Institution | National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
田中 冴 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設), 生命創成探究センター, 特任助教 (60770336)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 乾燥耐性 / クマムシ / ライブイメージング / 外来遺伝子発現 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
乾燥耐性をもつクマムシという微小動物は、乾燥時に体内の水分量を３％以下まで低下させた無水生命状態（乾眠）に入る。この状態では、酸素消費やタンパク質合成などの代謝は一時的に停止しているが、給水後１５分ほどで元の状態に戻ることができる。クマムシのこの乾眠能力は、生体の完全な乾燥保存の良いモデルであるだけでなく、生き物のなかの自由な水分子が存在しない状態として「生命に水は必須である」という生物学的な常識に切り込むことができるという点でも非常に興味深い。
これまで、クマムシの乾眠機構の解明に向け、ゲノムやプロテオームなどのオミクス解析をおこない、いくつかの乾眠候補遺伝子を同定してきた。次の段階として、本研究では、クマムシ独自の遺伝子発現システムを新規に開発することで、クマムシ個体内で任意の遺伝子の強制発現を可能とした [Tanaka et al. PNAS, 2023]。このクマムシ専用の遺伝子発現ベクターTardiVecは、クマムシゲノム由来の遺伝子発現調節領域の配列を含んでいる。以下の４つの特徴を持っていることが明らかになった。1)組織特異的な発現パターンを示す、2)10日間以上の間、導入したDNAとその発現産物を維持する、3)ゲノム配列が決定しているモデル種以外の真クマムシ綱のクマムシにも適応可能、4)乾眠後でもGFP由来の蛍光が観察できる。また、観察時の個体の保持方法を改良することで、ほぼ完全に乾燥した状態における蛍光観察に成功した [Tanaka and Arakawa, PNAS, 2023]。このTardiVecを用いた解析により、クマムシ固有の非構造タンパク質が異なる細胞種で発現していることが明らかになってきた。これにより、それぞれの細胞種により乾眠機構に用いている遺伝子が異なる可能性や、細胞によって乾眠機構成立時の役割が異なる可能性が示唆された。
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