深海熱水孔巻貝による硫化鉄バイオミネラリゼーション遺伝子の探索

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25430176
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 高木 善弘 独立行政法人海洋研究開発機構, 深海地殻内生物圏研究分野, 主任技術研究員 (10399561)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: バイオミネラリゼーション / 比較トランスクリプトーム解析

Outline of Annual Research Achievements

深海熱水活動域に生息する巻貝、スケーリーフットは、その貝殻および鱗状組織が硫化鉄結晶により覆われた形態を有する現生で唯一の生物である。この新奇なバイオミネラリゼーションを制御する遺伝子を明らかにすることを目的とする。研究アプローチとして比較対象生物となる硫化鉄では覆われていない白スケーリーフットとの比較トランスクリプトーム解析を実施していく。平成26年度は、最適化したmRNA調整プロトコールをもとに、RNA-seqライブラリーを作成し、Ion-PGM 318 chipにてシーケンスを実施した。その結果、3個体の黒スケーリーフット（生物学的反復）から鰓、外套、鱗縁辺、腹足、バクテリアサイト、頭部組織から各平均200塩基長をもつ200~350万シーケンスリード(合計約1800万シーケンスリード/1個体)の取得に成功した。また、比較対象としての白スケーリーフットについても同等のシーケンスリードの取得にも成功した。各組織試料におけるde novo アセンブル解析の結果は、個体間での良好な再現性を示した。この結果により、サンプル調整やシーケンシング方法についてデーターの信頼性（再現性）が認められたことにより、次ステップである各個体の全組織由来シーケンスリードを使ったde novo アセンブルをいくつかのプログラムで実施し、黒白スケーリーフットの遺伝子カタログ作成し、比較トランスクリプトーム解析し、バイオミネラリゼーション関連候補遺伝子の探索を進めていく。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ゲノム情報が確立されていないスケーリーフットでの比較トランスクリプトーム解析において、発現遺伝子配列を高いカバー率で再構築することが重要である。本年度、取得したシーケンスデーターは、研究計画にて目標としていたリード数には達していないが、シーケンサーの改良によりリード長が伸びたため総解読塩基長としては、発現遺伝子配列をde novo アセンブルにより再構築できるデーター量を確保したと考えている。また、最適化を計ったサンプル調整方法により個体間のデーターのバラツキを抑える事が出来た事が確認できた。研究計画にあるバイオミネラリゼーション関連候補遺伝子の特定には至らなかったが、質の高いデーターを取得したことにより、今後のインフォマティックスによる候補遺伝子探索を高効率で実施できると考えられるので、計画全体としては順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

平成27年度は、スケーリーフットから得られたRNA-seqデーターから、de novo アセンブルによる発現遺伝子配列を再構築、その後の比較トランスクリプトーム解析を実施し、候補遺伝子の特定、定量RT-PCRおよび二次元蛋白質電気泳動等による発現量を精査していく予定である。最終的には硫化鉄形成メカニズムに対するモデル構築する。

Causes of Carryover

サンプル調整方法やシーケンシング方法の検討に予定以上に時間を要したため、研究計画にある遺伝子カタログ作成が未完成のため、バイオミネラリゼーション関連遺伝子の選択に至らなかった。したがって、研究計画に予定していた定量RT-PCR、蛋白質二次元電気泳動を実施しなかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度、定量RT-PCR、蛋白質二次元電気泳動等の試薬購入に当てる予定である。