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極限的環境ストレスから生体を守る分子実体の解明

Publicly Offered Research

Project Area"LIVING IN SPACE" - Integral Understanding of life-regulation mechanism from "SPACE"
Project/Area Number 18H04969
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

國枝 武和  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (10463879)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Keywordsクマムシ / 乾燥耐性 / 相転移 / 相分離 / 抗酸化 / 極限環境 / 耐性 / 防護 / 修復 / 放射線耐性 / DNA保護 / 宇宙 / ゲノム
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、非常に高い乾燥耐性と極限環境耐性を持つクマムシを材料として、極限的な環境ストレスから生体を防護する分子実体の特定とその寄与メカニズムの解明を進めている。本年度はまず、前年度までに同定していた脱水ストレスに応答して可逆的に凝集するタンパク質群について、ヒト培養細胞内における高浸透圧曝露時の挙動を解析した。その結果、昨年度見出していた繊維状構造を形成するタンパク質のほか、液滴状構造を形成するものを見出した。これらのタンパク質は脱水ストレスに呼応して相転移もしくは相分離すると考えられる。繊維状構造体については構成分子が流動性を失っていることを示し形成される繊維がソリッドな構造体であることを明らかにした。さらに各タンパク質について領域欠失変異体を作成し、繊維・液滴形成に必須な領域を特定するとともに繊維・液滴形成可能な最小領域を決定した。当該領域について高次構造を解析し、アミノ酸変異の導入によってこうした高次構造を破壊すると繊維形成能が失われることを示した。液滴形成タンパク質は繊維形成タンパク質と共存下では協働して同じ繊維構造に取り込まれることも見出し、こうした協働に必要な領域は液滴形成に必要な領域と合致することも判明した。これらのクマムシタンパク質は脱水ストレス条件下でソリッドな繊維を形成し耐性に寄与することが考えられる。また、上記の解析と並行して別の耐性タンパク質について結合するリガンド因子を特定し、酸化ストレスの発生を抑制することで乾燥耐性に寄与することを示唆し、クマムシの耐性が複数の異なるメカニズムによって支持されていることを示唆した。

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。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 8 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Montpellier(フランス)

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  • [Int'l Joint Research] Durham University(英国)

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  • [Int'l Joint Research] Medical University of Vienna(オーストリア)

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  • [Int'l Joint Research] Medical College of Wisconsin(米国)

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  • [Journal Article] Comparison of Sexual Reproductive Behaviors in Two Species of Macrobiotidae (Tardigrada: Eutardigrada)2019

    • Author(s)
      Kenta Sugiura, Hiroki Minato, Atsushi C Suzuki, Kazuharu Arakawa, Takekazu Kunieda, Midori Matsumoto
    • Journal Title

      Zoological Science

      Volume: 36 Issue: 2 Pages: 120-127

    • DOI

      10.2108/zs180103

    • NAID

      210000187074

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Tricks enabling extremotolerance of tardigrades2019

    • Author(s)
      Kunieda T
    • Organizer
      MFPL international seminar
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 極限環境に耐える動物クマムシの耐性戦略2019

    • Author(s)
      國枝 武和
    • Organizer
      第38回分子病理研究会
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    • Invited
  • [Presentation] 生体分子のストレスからのプロテクションと生命活動を如何にして両立させるか2019

    • Author(s)
      國枝武和、柴原礼良
    • Organizer
      第4回クマムシ学研究会
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  • [Presentation] クマムシ固有の細胞外分泌性脂肪酸結合タンパク質SAHSの乾燥耐性に寄与する分子メカニズムの解析2019

    • Author(s)
      田中彬寛、國枝武和
    • Organizer
      第4回クマムシ学研究会
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  • [Presentation] 宇宙にも耐える!極限環境に耐える動物クマムシのサバイバル戦略を読み解く2019

    • Author(s)
      國枝 武和
    • Organizer
      第635回高崎研オープンセミナー
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    • Invited
  • [Presentation] 極限環境に耐える動物クマムシから切り拓く新たな耐性メカニズム2019

    • Author(s)
      國枝 武和
    • Organizer
      第2回理研科学者会議セミナー
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  • [Presentation] 脱水ストレス依存的に繊維/液滴状に凝集するクマムシタンパク質の解析2019

    • Author(s)
      田中彬寛、中野智美、西郷永希子、安井玲太朗、秦裕子、尾山大明、國枝武和
    • Organizer
      極限環境生物学会2019年度(第20回)年会
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  • [Presentation] 極限環境耐性動物クマムシにおけるゲノム編集2019

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      熊谷瞳、國枝武和
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      第42回 日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] 脱水ストレスに応答して繊維/液滴状構造を形成するクマムシタンパク質群の同定と解析2019

    • Author(s)
      田中彬寛、中野智美、西郷永希子、安井玲太朗、秦裕子、尾山大明、國枝武和
    • Organizer
      第42回 日本分子生物学会年会
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  • [Presentation] The rise of tardigrade-unique toolbox for extremotolerance.2018

    • Author(s)
      Kunieda T
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      14th International Symposium on Tardigrada
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  • [Presentation] 極限環境に耐えるクマムシの耐性戦略を読み解く2018

    • Author(s)
      國枝 武和
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  • [Presentation] 極限環境に耐えるクマムシの耐性戦略に迫る2018

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      國枝 武和
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      第一回再生学異分野融合研究会
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  • [Presentation] 最強動物!?クマムシのサバイバル戦略を読み解く2018

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      國枝 武和
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      動物学会関東支部公開講演会
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    • Author(s)
      Saigo T, Ito M, Satoh K, Kubo T and Kunieda T
    • Organizer
      14th International Symposium on Tardigrada
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      Shibahara R, Hizume K, Hashimoto T, Araki H, Kubo T and Knieda T
    • Organizer
      14th International Symposium on Tardigrada
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  • [Presentation] 高い放射線耐性を持つクマムシに固有なDNA防護タンパク質DsupのDNA保護メカニズムの解析2018

    • Author(s)
      柴原 礼良, 日詰 光治, 橋本 拓磨, 荒木 弘之, 國枝 武和
    • Organizer
      41回日本分子生物学会年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] クマムシ固有の分泌型熱可溶性タンパク質SAHSの翻訳後修飾の解析2018

    • Author(s)
      田中彬寛、山口志保、國枝武和
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 乾燥耐性をもたないクマムシIsohypsibius myropsの放射線耐性2018

    • Author(s)
      西郷 永希子, 伊藤 麻紀子, 佐藤 勝也,國枝 武和
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] クマムシ固有の分泌型熱可溶性タンパク質SAHSの翻訳後修飾の解析2018

    • Author(s)
      田中彬寛、山口志保、國枝武和
    • Organizer
      第19回極限環境生物学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 乾燥耐性をもたないクマムシIsohypsibius myropsの放射線耐性2018

    • Author(s)
      西郷 永希子, 伊藤 麻紀子, 佐藤 勝也,國枝 武和
    • Organizer
      第19回極限環境生物学会
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  • [Remarks] くまむし研究グループ

    • URL

      http://www.bs.s.u-tokyo.ac.jp/~saibou/kuma/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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