動物多細胞性進化メカニズムの分子生物学的解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26891021
• Research Institution: Prefectural University of Hiroshima
• Principal Investigator: 菅 裕 県立広島大学, 生命環境学部, 准教授 (30734107)
• Project Period (FY): 2014-08-29 – 2016-03-31
• Keywords: 多細胞体制の進化 / 単細胞ホロゾア

Outline of Annual Research Achievements

動物の多細胞体制の進化・起源を分子レベルで解明するために、動物に近縁ではあるが単細胞の生活環を持つ「単細胞ホロゾア」の解析を行った。
１、単細胞ホロゾアが持つ(1)細胞接着分子カドヘリン様分子、(2)細胞間連絡や接着にかかわるNotchおよびDelta様タンパク質、(3)各種細胞外マトリクスタンパク質、(4)臓器サイズの制御にかかわるHippoパスウェイ関連遺伝子、(5)細胞間連絡や細胞増殖にかかわるチロシンキナーゼの過剰発現コンストラクトを作成し、これらを単細胞ホロゾア二種（クレオリマックス、カプサスポラ）に導入した。これらをコードする遺伝子は、単細胞生物に存在すること自体が興味深い「多細胞的な」遺伝子であり、過剰発現させて細胞の形態や運動を観察することで、その機能を解析した。
２、１で解析した遺伝子の中には、過剰発現させても全く細胞に異常が見られないものもあった。これらについては逆にノックアウト実験が重要であると考え、ゲノム編集の手法を取り入れた。本支援による学会への参加等を通じて、国内の第一人者と共同研究を進めることができた。また、細胞内の微細構造に異常が生じている可能性も考慮し、単細胞ホロゾアのアクチン、チューブリン、ミトコンドリア、細胞膜、小胞体のライブイメージングマーカーコンストラクトをそれぞれ開発した。
３、単細胞ホロゾアへの形質転換効率を向上させるため、海外（スペイン）研究室との連携の深化を通じて（学生を初年度、次年度それぞれ一人ずつ派遣）、大幅な技術的改善を得ることができた。
４、新たな単細胞ホロゾアモデル生物の確立に向け、ゲノム支援コンソーシアムと連携した。支援対象に採択され、新たに２種（スフェロフォルマ及びアメービディウム）のゲノム配列決定を進めることができた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] CSIC（スペイン高等科学研究院）/Universitat Pompeu Fabra/進化生物学研究所（バルセロナ）(スペイン)
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: CSIC（スペイン高等科学研究院）/Universitat Pompeu Fabra/進化生物学研究所（バルセロナ）
• [Int'l Joint Research] ニューヨーク州立大学ストーニーブルック校(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: ニューヨーク州立大学ストーニーブルック校
• [Journal Article] Possibility of RhoGDIβ as a molecular target for biomedical applications (2016)
  • Author(s): Tatsuka, M., Fujiwara, M., Okamoto, M., Hori, M., Sugihara, Y., Jikihara, H., Nakaoji, K., Hamada, K., Suga, H., and Shimamoto, F.
  • Journal Title: J Life Environ Sci Volume: 8 Pages: 1-12
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Radiation-induced RhoGDIβ cleavage leads to perturbation of cell polarity: a possible link to cancer spreading (2016)
  • Author(s): Fujiwara, M., Okamoto, M., Hori, M., Suga, H., Jikihara, H., Sugihara, Y., Shimamoto, F., Mori, T., Nakaoji, K., Hamada, K., Ota, T., Wiedemuth, R., Temme, A., and Tatsuka, M.
  • Journal Title: J Cell Physiol Volume: 0 Pages: 0-0
  • DOI: 10.1002/jcp.25362
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Function and evolutionary origin of unicellular camera-type eye structure (2015)
  • Author(s): Hayakawa, S., Takaku, Y., Hwang, J. S., Horiguchi, T., Suga, H., Gehring, W. J., Ikeo, K. and Gojobori,
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 10 Pages: e0118415
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0118415
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Functional genomics of Creolimax fragrantissima reveals complex transcriptional regulation and independent evolution of fungal traits in a close relative of animals (2015)
  • Author(s): De Mendoza, A., Suga, H., Permanyer, J., Irimia, M., Ruiz-Trillo, I.
  • Journal Title: eLife Volume: 4 Pages: e08904
  • DOI: 10.7554/eLife.08904
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 動物多細胞性進化に迫る新しいモデル原生生物 （New model protists shed light on the origin of metazoan multicellularity） (2015)
  • Author(s): 菅裕
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 動物多細胞体制の進化に 原生生物から迫る (Protists shed light on the evolution of animal multicellularity) (2015)
  • Author(s): 菅裕
  • Organizer: 日本進化学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-08-21
• [Book] 財団ニュース (2016)
  • Author(s): 菅裕
  • Total Pages: 1(12-12)
  • Publisher: 山田科学振興財団
• [Remarks] Suga lab home page
  • URL: http://www.pu-hiroshima.ac.jp/~hsuga/
• [Remarks] Multicell Genome Lab
  • URL: http://www.multicellgenomelab.org/