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2013 Fiscal Year Annual Research Report

ネムリユスリカの乾燥無代謝休眠を支えるゲノムの進化

Publicly Offered Research

Project AreaGenetic bases for the evolution of complex adaptive traits
Project/Area Number 25128714
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Research InstitutionNational Institute of Agrobiological Sciences

Principal Investigator

黄川田 隆洋  独立行政法人農業生物資源研究所, 昆虫機能研究開発ユニット, 主任研究員 (60414900)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywordsゲノム / 進化 / 昆虫 / 乾燥耐性 / 複合適応形質
Research Abstract

乾燥無代謝休眠するネムリユスリカが、乾燥に適応する過程で高頻度の遺伝子重複が生じさせたことをつきとめた。ARIdと命名したこの領域には、LEAタンパク質やチオレドキシンのような乾燥耐性に関連した遺伝子がタンデムに多重化した状態で存在していた。そこで本研究は、ネムリユスリカのドラフトゲノム解析を深化させつつ、ARIdを構成する遺伝子の塩基配列情報を個体群間や種間で比較し、それらがコードするタンパク質の機能分化を調べることで、乾燥しても死に至らないという生命現象を可能にした進化過程を明らかにする。
これまで、ナイジェリア個体群を用いてネムリユスリカのゲノム解析を行ってきた。ネムリユスリカは、アフリカの半乾燥地帯に広く点在することが分かっている。そこで、マラウィ個体群を採集し、HiSeq2000(100bp, Paired-end)によるゲノム解析を行った。その結果、56,450,317 x 2リード(11,290,063,400 bp)が得られた。Depthは、およそ100倍に相当した。現在、変異データと遺伝子アノテーション情報を合わせた解析、および、個体群に特異的な遺伝子の抽出などを進めている。
マラウィ個体群のゲノムにも、LEAタンパク質やチオレドキシンを含むARIdは存在していたが、パラログ化した遺伝子の種類が、両個体群間で異なっていた。共通の祖先型のゲノムから、2つの個体群がそれぞれの経路で進化したことを示唆していると思われる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画通りに、ネムリユスリカ以外のユスリカのサンプリングを終え、マラウィ個体群のゲノムリシーケンスも終了した事から、おおむね順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

・ARIDを構成する遺伝子ファミリーの進化:アフリカの半乾燥地帯に点在するネムリユスリカの個体群と、生息地域を同じくする他種のユスリカのゲノム比較をすることで、ネムリユスリカの乾燥耐性機能の進化過程を考察する。
・ネムリユスリカ特異的に存在するLEAタンパク質の機能分化:乾燥耐性生物に特異的に存在するLEAタンパク質に着目し、各パラログの発現解析と機能解析を行うことで、水平伝播と遺伝子多重化がもたらしたタンパク質の機能分化の可能性を探る。

  • Research Products

    (18 results)

All 2014 2013

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (15 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] An abundant LEA protein in the anhydrobiotic midge, PvLEA4, acts as a molecular shield by limiting growth of aggregating protein particles2013

    • Author(s)
      Hatanaka R, Hagiwara-Komoda Y, Furuki T, Kanamori Y, Fujita M, Cornette R, Sakurai M, Okuda T, Kikawada T
    • Journal Title

      Insect Biochemistry and Molecular Biology

      Volume: 43 Pages: 1055-1067

    • DOI

      10.1016/j.ibmb.2013.08.004

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diversity of LEA-like proteins and its mRNA expression in the sleeping chironomid2013

    • Author(s)
      Gusev O, Hatanaka R, Cornette R, Kikawada T
    • Journal Title

      低温生物工学会誌

      Volume: 59 Pages: 47-50

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ネムリユスリカにおけるアンヒドロビオシス誘導機構の分子基盤の解明2013

    • Author(s)
      黄川田隆洋
    • Journal Title

      低温生物工学会誌

      Volume: 59 Pages: 9-13

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Oxidative stress and anhydrobiosis in the desiccation-tolerant midge, Polypedilum vanderplanki2014

    • Author(s)
      Cornette R, Iwata K, Gusev O, Hatanaka R, Okada J, Kikawada T, Okuda T
    • Organizer
      New Frontiers in Anhydrobiosis
    • Place of Presentation
      ポミシェ、フランス
    • Year and Date
      20140323-20140327
  • [Presentation] Morphological changes associated with induced complete desiccation resistance in the cell line derived from an anhydrobiotic insect2014

    • Author(s)
      Evtugyn V, Okada J, Shagimardanova E, Okuda T, Kikawada T, Gusev O
    • Organizer
      New Frontiers in Anhydrobiosis
    • Place of Presentation
      ポミシェ、フランス
    • Year and Date
      20140323-20140327
  • [Presentation] Comparative genome sequencing reveals genomic signature of desiccation tolerance in the anhydrobiotic midge2014

    • Author(s)
      Gusev O, Suetsugu Y, Cornette R, Kawashima T, Logacheva M, Kondrashov A, Penin A, Hatanaka R, Kikuta S, Shimura S, Katayose Y, Matsumoto T, Shagimardanova E, Alexeev D, Govorun V, Wisecaver J, Mikheyev A, Koyanagi R, Nishiyama T, Shigenobu S, Shibata T.F, Galygina V, Hasebe M, Okuda T, Satoh N, Kikawada T
    • Organizer
      New Frontiers in Anhydrobiosis
    • Place of Presentation
      ポミシェ、フランス
    • Year and Date
      20140323-20140327
    • Invited
  • [Presentation] Comprehensive characterization of LEA proteins in the anhydrobiotic midgePolypedilum vanderplanki2014

    • Author(s)
      Hatanaka R, Gusev O, Suetsugu Y, Cornette R, Okada J, Okuda T, Kikawada T
    • Organizer
      New Frontiers in Anhydrobiosis
    • Place of Presentation
      ポミシェ、フランス
    • Year and Date
      20140323-20140327
  • [Presentation] Construction of optimized CRISPR/Cas system to research the anhydrobiosis in the sleeping chironomid2014

    • Author(s)
      Okada J, Kikuta S, Gusev O, Suetugu Y, Cornette R, Yamamoto T, Kikawada T
    • Organizer
      New Frontiers in Anhydrobiosis
    • Place of Presentation
      ポミシェ、フランス
    • Year and Date
      20140323-20140327
  • [Presentation] Anhydrobiosis vs. aging: comparative genomics of protein repair L-isoaspartyl methyltransferases in the sleeping chironomid2013

    • Author(s)
      Gusev O, Suetsugu Y, Shagimardanova E, Kikawada T
    • Organizer
      第36回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20131202-20131206
  • [Presentation] ネムリユスリカLEAタンパク質は分子シールドとして乾燥によるタンパク質の凝集形成を抑制する2013

    • Author(s)
      畑中理恵, 黄川田隆洋
    • Organizer
      第36回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20131202-20131206
  • [Presentation] カラカラに干からびても死なない生物のゲノム2013

    • Author(s)
      黄川田隆洋, Gusev O, 末次克行, Cornette R, 畑中理恵, 菊田真吾, 志村幸子, 奥田隆
    • Organizer
      第36回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20131202-20131206
    • Invited
  • [Presentation] ネムリユスリカの乾燥耐性遺伝子検索のためのゲノム編集技術の構築2013

    • Author(s)
      岡田淳, 菊田真吾, Gusev O, 末次克行, Cornette R, 山本卓, 黄川田隆洋
    • Organizer
      第36回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      20131202-20131206
  • [Presentation] ユスリカ科における小さいゲノムサイズと極限環境に対する適応能力2013

    • Author(s)
      コルネット・リシャー, グセフ・オレグ, 志村幸子, 黄川田隆洋, 奥田隆
    • Organizer
      極限環境生物学会第14回年会
    • Place of Presentation
      明治大学(生田キャンパス)
    • Year and Date
      20131026-20131027
  • [Presentation] ネムリユスリカLEAタンパク質のin silico解析2013

    • Author(s)
      畑中理恵, Gusev O, 末次克行, Cornette R, 黄川田隆洋
    • Organizer
      極限環境生物学会第14回年会
    • Place of Presentation
      明治大学(生田キャンパス)
    • Year and Date
      20131026-20131027
  • [Presentation] Understanding the evolution of anhydrobiosis in the sleeping Chironomid, Polypedilum vanderplanki, by comparative genomics2013

    • Author(s)
      Cornette R, Gusev O, Suetsugu Y, Okuda T, Kawashima T, Sato N, Nishiyama T, Hasebe M, Kikawada T
    • Organizer
      5th International Symposium of Environmental Physiology of Ectotherms and Plants
    • Place of Presentation
      ロンドン、カナダ
    • Year and Date
      20130812-20130816
  • [Presentation] Some like it dry: hsp in the sleeping chrionomid and their role in the complete desiccation resistance2013

    • Author(s)
      Gusev O, Shagimardanova E, Rudakova N, Cornette R, Suetsugu Y, Kikawada T
    • Organizer
      FEBS Congress 2013
    • Place of Presentation
      サンクトペテルブルク、 ロシア
    • Year and Date
      20130706-20130711
    • Invited
  • [Presentation] 動的光散乱法によるネムリユスリカLEAタンパク質の抗凝集活性測定2013

    • Author(s)
      黄川田隆洋, 畑中理恵
    • Organizer
      第58回低温生物工学会セミナー・年会
    • Place of Presentation
      関西大学
    • Year and Date
      20130622-20130623
  • [Presentation] 培養細胞の常温乾燥保存は可能になるのか? ­―極限乾燥耐性昆虫ネムリユスリカのトレハローストランスポーターの応用­―2013

    • Author(s)
      黄川田隆洋
    • Organizer
      第8回 トランスポーター研究会年会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      20130615-20130616
    • Invited

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Published: 2015-05-28  

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