魚類の淡水適応と塩類細胞の機能の多様性

• Project/Area Number: 00J09472
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: General fisheries
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 扶美 東京大学, 海洋研究所, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2000 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2001: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2000: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: Killifish / 塩類細胞 / 体液イオン調節 / ナトリウムイオン / V-type H^+-ATPase / 淡水適応

Research Abstract

広塩性魚であるkillifish(ウミメダカ、Fundulus heteroclitus)を用い、鰓上皮に存在する塩類細胞のイオン輸送機能について研究を行っている。
魚類鰓からのイオン取込みに関与するいくつかの輸送タンパクが塩類細胞に存在することが示唆されてきている。Na^+チャンネルとカップリングしてNa^+取込みに関与すると予想されるV-type H^+-ATPase(V-ATPase)A subunitのcDNA配列を決定し、鰓上皮における局在を調べるためにこれに対する抗体により免疫染色した。V-ATPaseは特に環境水中Na^+濃度が低い群(0.1mM)で塩類細胞の体内側の細胞膜(basolateral膜)に局在することが明らかとなり、淡水中でのNa^+取込みに関与することが強く示唆された。
ウミメダカの塩類細胞が海水中、淡水中で著しく異なる形態を示すことを既に明らかにした。これらの細胞が同一細胞の形態変化により生じるのか、あるいは環境変化に伴って新たに分化してくるのかは不明である。海水馴致したウミメダカを淡水へ直接移行し、塩類細胞の形態変化を観察した。さらに、新たに「時間差蛍光二重染色法」を確立し、淡水適応に伴う塩類細胞の入替りを検出することに成功した。淡水移行後1日以内に塩類細胞の形態は淡水型へと変化していく過程が観察され、海水中で塩類細胞頂端部に存在するCl-チャンネルの免疫反応性も消失した。また淡水移行群では、海水/淡水馴致群と比較して塩類細胞の入替りが促進された。ウミメダカでは既存細胞の形態変化による短期的な適応反応と塩類細胞の入替りによる長期的な適応反応によって淡水適応を可能にしていることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] Fumi Katoh: "Distinct seawater and fresh water types of chloride cells in killifish, Fundulus heteroclitus"Canadian Journal of Zoology. 79(5). 822-829 (2001)
• [Publications] Toyoji Kaneko: "Chloride cells during early life stages of fish and their functional differentiation"Fisheries Science. 68(1). 1-9 (2002)
• [Publications] Fumi Katoh: "Effects of environmental Ca^<2+> levels on branchial chloride cell morphology in freshwater-adapted killifish Fundulus heteroclitus"Fisheries Science. 68(2). 347-355 (2002)
• [Publications] Fumi Katoh: "Vacuolar-type proton pump in the basolateral plasma membrane energizes ion uptake in branchial mitochondria-rich cells of killifish, Fundulus heteroclitus, adapted to a low ion environment"The Journal of Experimental Biology. 206(5). 793-803 (2002)