トランスオミクスを用いたヤマクマムシの乾眠誘導機構の解明及びその進化機構の研究

• Project/Area Number: 17J01594
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Evolutionary biology
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 近藤 小雪 慶應義塾大学, 環境情報学部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: クマムシ / 乾燥耐性 / AMPK / ミトコンドリア / プロテオミクス / PP2A / 解糖系 / 乾燥ストレス応答 / シグナル伝達 / ストレス / シグナル / トランスオミクス / リン酸化プロテオミクス

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、前年度の結果を元にAMP-activated protein kinase (AMPK) を事前に活性化することで、クマムシの乾燥耐性を向上させることが出来るかどうか検証を行った。間接的または直接的なAMPK活性化剤に浸漬したクマムシ (Hypsibius exemplaris) の乾燥耐性への影響を検討し、間接的なAMPK活性化剤のみがクマムシの乾燥耐性を向上させることを示した。使用した間接的なAMPK活性化剤はミトコンドリア複合体Ⅰの阻害剤であることから、今回観察されたH. exemplarisの乾燥耐性向上は、AMPKの活性化によるものではなく、ミトコンドリア複合体Ⅰ阻害による可能性が考えられた。その場合、細胞内の酸化ストレス状態が変化している可能性が高い。そこで次に、間接的活性化剤で処理したクマムシの細胞内GSH/GSSG比の測定を行った。しかし、1ロットあたり2,000匹のクマムシを用いたにも関わらず、GSSG濃度は測定範囲を下回り、値を得ることが出来なかった。最後に、乾燥耐性向上メカニズムの一端を明らかにするために、間接的活性化剤で処理したクマムシのホールプロテオミクスを行い、未処理の対照群と比較して発現レベルが有意に変化したタンパク質を4種同定した。これらのタンパク質は間接的活性化剤処理によるクマムシの乾燥耐性向上に関与している可能性が考えられる。
当初の仮説とは異なる結果となったが、クマムシの乾燥耐性を向上させる化合物を同定したのは本研究が初めてである。今後はこの化合物の作用機序をより詳細に調べることで、クマムシの乾燥耐性機構を明らかにしてゆく。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Modena and Reggio Emilia(イタリア)
• [Journal Article] AMPK activity is required for the induction of anhydrobiosis in a tardigrade Hypsibius exemplaris , and its potential up‐regulator is PP2A (2019)
  • Author(s): Kondo Koyuki、Mori Masaru、Tomita Masaru、Arakawa Kazuharu
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 24 Issue: 12 Pages: 768-780
  • DOI: 10.1111/gtc.12726
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Signaling pathways regulating anhydrobiosis in an anhydrobiotic tardigrade, Hypsibius exemplars. (2019)
  • Author(s): Koyuki Kondo
  • Organizer: The International Workshop “Reversible drying: lessons from anhydrobiontes”.
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] クマムシの乾眠にはPP2Aを介したAMPK活性が必要である (2019)
  • Author(s): 近藤小雪、森大、冨田勝、荒川和晴
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Investigation of regulatory mechanisms of anhydrobiosis in Hypsibius dujardini by phosphoproteomics. (2018)
  • Author(s): Kondo K, Mori M, Tomita M, Arakawa K
  • Organizer: 14th International symposium on tardigrada
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] リン酸化プロテオミクスによるクマムシの乾眠誘導機構の研究 (2018)
  • Author(s): 近藤小雪, 森大, 冨田勝, 荒川和晴
  • Organizer: 第 41 回日本分子生物学会年会
• [Presentation] クマムシの乾眠に関わる遺伝子の探索 (2017)
  • Author(s): 近藤小雪，島津拓真，國枝武和
  • Organizer: 第2回クマムシ学研究会
• [Presentation] トランスオミクスを用いたヤマクマムシの乾眠誘導機構の研究 (2017)
  • Author(s): 近藤小雪，森大，冨田勝, 荒川和晴
  • Organizer: 第29回高遠分子細胞生物学シンポジウム
• [Presentation] トランスオミクスを用いたヤマクマムシの乾眠誘導機構の研究 (2017)
  • Author(s): 近藤小雪，冨田勝, 荒川和晴
  • Organizer: 第5回NGS現場の会