ミトコンドリアをモデルとしたクマムシの極限環境耐性メカニズムの解析

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26660288
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 國枝 武和 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (10463879)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / クマムシ / 乾燥耐性 / プロテオーム

Outline of Annual Research Achievements

昨年度において、クマムシ個体のミトコンドリア分画とクマムシ個体全体についてショットガン比較プロテオミクスを行い、ミトコンドリア分画に濃縮されているタンパク質群を多数同定した。本年度は、これらのタンパク質群から、クマムシに特徴的な耐性能力に関わる候補として、他の後生動物に相同遺伝子が見出されないタンパク質群に着目して解析を進めた。まず、候補タンパク質群から、ショットガンプロテオミクスで検出されたペプチドカウント数を指標として発現量の高いものから優先的な候補としてgfp融合タンパク質をヒト培養細胞に発現させ、ミトコンドリアに局在する性質を持つタンパク質群を選別した。選別した遺伝子群を個別にヒト培養細胞に遺伝子導入して安定発現細胞株を作出し、これらの細胞を用いて弱い水欠乏ストレスである高浸透圧環境への曝露耐性を検証した。その結果、これまでに少なくとも2種のタンパク質において高浸透圧耐性が向上することを明らかにした。
さらに、こうしたタンパク質のヨコヅナクマムシにおける機能や耐性への必要性を解析するために RNAi 法の検討を行った。その結果、成体内に二本鎖RNAを注入することで全身における標的遺伝子の発現量が顕著に低下することを確認した。発現の低下量から全身性のsystemic RNAiが起きたと考えられる。今回確立したRNAiの実験系は、本課題で同定したクマムシ固有のミトコンドリア局在タンパク質の機能解明に有用であるばかりでなく、これまでに多様な手法で提案されてきた耐性候補遺伝子の機能解析にも道を拓くものと期待される。

Research Products

• [Journal Article] Suggested Involvement of PP1/PP2A Activity and De Novo Gene Expression in Anhydrobiotic Survival in a Tardigrade, Hypsibius dujardini, by Chemical Genetic Approach. (2015)
  • Author(s): Kondo K, Kubo T and Kunieda T
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 10 Pages: e0144803
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0118272
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 顕微鏡の中の小さなクマ：クマムシの乾燥耐性 (2015)
  • Author(s): 田中冴、國枝武和
  • Journal Title: サイエンスネット Volume: 53 Pages: 10-13
• [Presentation] クマムシの極限環境耐性メカニズム-正しいクマムシゲノムの読み解き方 (2016)
  • Author(s): 國枝武和
  • Organizer: 広島大学生命科学セミナー
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県東広島市）
  • Year and Date: 2016-02-18 – 2016-02-18
  • Invited
• [Presentation] 極限環境耐性動物クマムシの新規クロマチンタンパク質による哺乳類培養細胞への放射線耐性の付与 (2015)
  • Author(s): 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、榎本敦、宮川清、桑原宏和、堀川大樹、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • Organizer: 第67回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2015-06-30 – 2015-07-02
• [Presentation] Comparative omic analysis between anhydrobiotic tardigrade and desiccation-sensitive tardigrade. (2015)
  • Author(s): Kunieda T, Ito M, Kondo K, Minakuchi Y, Noguchi H, Tanaka S, Hashimoto T, Katayama T, Arakawa K, Toyoda A, Kubo T, Fujiyama A
  • Organizer: 13th International Symposium on Tardigrada
  • Place of Presentation: Modena (Italy)
  • Year and Date: 2015-06-23 – 2015-06-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chemical genetic analysis of regulatory mechanisms of anhydrobiosis in tardigrades (2015)
  • Author(s): Kondo K, Kubo T and Kunieda T
  • Organizer: 13th International Symposium on Tardigrada
  • Place of Presentation: Modena (Italy)
  • Year and Date: 2015-06-23 – 2015-06-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A novel chromatin protein of radiation-resistant animal protects DNA and cells from radiation damages (2015)
  • Author(s): Hashimoto T, Saito Y, Oyama M, Kozuka-Hata H, Enomoto A, Miyagawa K, Kuwahara H, Horikawa DD, Katayama T, Arakawa K, Toyoda A, Fujiyama A, Kubo T, Kunieda T
  • Organizer: 13th International Symposium on Tardigrada
  • Place of Presentation: Modena (Italy)
  • Year and Date: 2015-06-23 – 2015-06-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A novel chromatin protein of radiation-resistant animal protects DNA and cells from radiation damages (2015)
  • Author(s): Hashimoto T, Saito Y, Oyama M, Kozuka-Hata H, Enomoto A, Miyagawa K, Kuwahara H, Horikawa DD, Katayama T, Arakawa K, Toyoda A, Fujiyama A, Kubo T, Kunieda T
  • Organizer: 15th International Congress of Radiation Research
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2015-05-25 – 2015-05-29
  • Int'l Joint Research