好気性真核生物から嫌気性真核生物への進化におけるスナップショットと多様性の解明

• 研究課題/領域番号: 15K14591
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物多様性・分類
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 神川 龍馬 京都大学, 地球環境学堂, 助教 (40627634)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: ミトコンドリア / 嫌気 / 原生生物 / 酸素 / 進化 / トランスクリプトーム / ミトコンドリアゲノム

研究成果の概要

本研究では、好気でも嫌気でも生育可能な真核微生物を用いて、真核生物における好気から嫌気への適応進化の初期段階の解明を目的として研究を行った。ミトコンドリアに局在するタンパク質はトランスクリプトーム解析と細胞内局在解析から網羅的に同定し、好気環境と嫌気環境下では、エネルギー合成に関与する遺伝子が大きく異なることが判明した。分子系統解析から、嫌気エネルギー合成遺伝子は水平移動によって獲得したと考えられる。本研究から、好気から嫌気へのミトコンドリア適応進化に重要な初期イベントとして、嫌気用エネルギー合成遺伝子の獲得と、好気・嫌気における遺伝子発現制御が重要であると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Dalhousie University(Canada)
• [国際共同研究] Dalhousie University(Canada)
• [国際共同研究] Philipps-Universitat Marburg(Germany)
• [国際共同研究] Charles University(チェコ)
• [国際共同研究] University of Arkansas(米国)
• [国際共同研究] Uppsala University(Sweden)
• [国際共同研究] Dalhousie University/British Columbia University(Canada)
• [国際共同研究] Phillipps Universitat Marburg(Germany)
• [雑誌論文] Phylogenomics Places Orphan Protistan Lineages in a Novel Eukaryotic Super-Group (2018)
  • 著者名/発表者名: Brown Matthew W、Heiss Aaron A、Kamikawa Ryoma、Inagaki Yuji、Yabuki Akinori、Tice Alexander K、Shiratori Takashi、Ishida Ken-Ichiro、Hashimoto Tetsuo、Simpson Alastair G B、Roger Andrew J
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 10 号: 2 ページ: 427-433
  • DOI: 10.1093/gbe/evy014
  • NAID: 120007134343
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The draft genome of Kipferlia bialata reveals reductive genome evolution in fornicate parasites (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanifuji G, Takabayashi S, Kume K, Takagi M, Nakayama T, Kamikawa R, Inagaki Y, Hashimoto T
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 13 号: 3 ページ: e0194487-e0194487
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0194487
  • NAID: 120007134280
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Growth characterization of non-photosynthetic diatoms, <i>Nitzschia</i> spp., inhabiting estuarine mangrove forests of Ishigaki Island, Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Ryoma Kamikawa
  • 雑誌名: Plankton and Benthos Research 巻: 12 号: 3 ページ: 164-170
  • DOI: 10.3800/pbr.12.164
  • NAID: 130005998677
  • ISSN: 1880-8247, 1882-627X
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Non-photosynthetic Diatom Reveals Early Steps of Reductive Evolution in Plastids (2017)
  • 著者名/発表者名: Kamikawa R, Moog D, Zauner S, Tanifuji G, Ishida K, Miyashita H, Mayama S, Hashimoto T, Maier UG, Archibald JM, Inagaki Y
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 34 号: 9 ページ: 2355-2366
  • DOI: 10.1093/molbev/msx172
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mitochondrial Genome Evolution and a Novel RNA Editing System in Deep-Branching Heteroloboseids (2017)
  • 著者名/発表者名: Yang J, Harding T, Kamikawa R, Simpson AGB, Roger AJ
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 9 号: 5 ページ: 1161-1174
  • DOI: 10.1093/gbe/evx086
  • NAID: 120006936398
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The symbiotic green alga in eggs of the endemic amphibian of Japan, Hynobius nigrescens (2017)
  • 著者名/発表者名: Muto T, Nishikawa T, Ryoma Kamikawa, Miyashita H
  • 雑誌名: Phycological Research 巻: 65 号: 2 ページ: 171-174
  • DOI: 10.1111/pre.12173
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Origin and Diversification of Mitochondria (2017)
  • 著者名/発表者名: Roger AJ, Munoz-Gomez SA, Kamikawa R
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 27 号: 21 ページ: R1177-R1192
  • DOI: 10.1016/j.cub.2017.09.015
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Organelles that illuminate the origins of Trichomonas hydrogenosomes and Giardia mitosomes (2017)
  • 著者名/発表者名: Leger M, Kolisko M, Ryoma Kamikawa, Stairs CW, Kume K, Cepicka I, Silberman JD, Andersson JO, Xu F, Yabuki A, Zhang Q, Takishita K, Inagaki Y, Simpson AGB, Hashimoto T, Roger AJ
  • 雑誌名: Nature Ecology and Evolution 巻: 1 号: 4 ページ: 0092-0092
  • DOI: 10.1038/s41559-017-0092
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The earliest stages of mitochondrial adaptation to low oxygen revealed in a novel rhizarian (2016)
  • 著者名/発表者名: Gawryluk RM, Kamikawa R, Stairs CW, Silberman JD, Brown MW, Roger AJ
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 26 号: 20 ページ: 2729-2738
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.08.025
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mitochondrial genome of Palpitomonas bilix: derived genome structure and ancestral system for cytochrome c maturation (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Y, Tanifuji G, Kamikawa R, Yabuki A, Hashimoto T, Inagaki Y
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 8 号: 10 ページ: 3090-3098
  • DOI: 10.1093/gbe/evw217
  • NAID: 120007129285
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Group II intron-mediated trans-splicing in the gene-rich mitochondrial genome of an enigmatic eukaryote, Diphylleia rotans. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kamikawa R, Shiratori T, Ishida K, Miyashita H, Roger AJ.
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 8 号: 2 ページ: 458-466
  • DOI: 10.1093/gbe/evw011
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 光合成能力を失った種と葉緑体の進化・多様性 ～環境と栄養性の進化関係の解明へ向けて～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 神川龍馬
  • 雑誌名: 生物の科学 遺伝 巻: 70 ページ: 115-200
• [雑誌論文] Proposal of a Twin Arginine Translocator system-mediated constraint against loss of ATP synthase genes from nonphotosynthetic plastid genomes (2015)
  • 著者名/発表者名: Kamikawa R, Tanifuji G, Ishikawa SA, Ishii K, Matsuno Y, Onodera NT, Ishida K, Hashimoto T, Miyashita H, Mayama S, Inagaki Y.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 32 号: 10 ページ: 2598-2604
  • DOI: 10.1093/molbev/msv134
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Discovery of PPi-type Phosphoenolpyruvate carboxykinase genes in eukaryotes and bacteria. (2015)
  • 著者名/発表者名: Chiba Y, Kamikawa R, Nakada-Tsukui K, Saito-Nakano Y, Nozaki T
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 290 号: 39 ページ: 23960-23970
  • DOI: 10.1074/jbc.m115.672907
  • NAID: 120007136108
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multiple conversion between the genes encoding bacterial class-I release factors. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa SA, Kamikawa R, Inagaki Y.
  • 雑誌名: Scientific Resports 巻: 5 号: 1 ページ: 12406-12406
  • DOI: 10.1038/srep12406
  • NAID: 120005822775
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The mitochondrial genomes of a myxozoan genus Kudoa are extremely divergent in Metazoa. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi F, Sekizuka T, Ogasawara Y, Yokoyama H, Kamikawa R, Inagaki Y, Nozaki T, Sugita-Konishi Y, Ohnishi T, Kuroda M.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 7 ページ: e0132030-e0132030
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0132030
  • NAID: 120005763404
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nitzschia、光合成やめるってよ (2015)
  • 著者名/発表者名: 神川龍馬
  • 雑誌名: 藻類 巻: 63 ページ: 196-200
• [学会発表] 非光合成性珪藻類葉緑体トリオースリン酸輸送体の基質特異性と紅藻類由来葉緑体の進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 神川龍馬、Daniel Moog、野澤彰、戸澤譲
  • 学会等名: 日本藻類学会第42回大会
• [学会発表] 非光合成性珪藻類葉緑体のゲノム進化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 神川龍馬
  • 学会等名: 第41回日本藻類学会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2017-03-23
• [学会発表] 光合成能喪失に伴う葉緑体ゲノム進化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 神川龍馬
  • 学会等名: 第90回日本細菌学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2017-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] “非”光合成性珪藻類：進化・多様性・応用への展望 (2017)
  • 著者名/発表者名: 神川龍馬
  • 学会等名: 平成２９年度 マリンバイオテクノロジー学会「若手の会シンポジウム」
  • 招待講演
• [学会発表] 藻類が光合成を捨てるとき (2017)
  • 著者名/発表者名: 神川龍馬
  • 学会等名: 第11回ゲノム微生物学会若手の会
  • 招待講演
• [学会発表] イントロダクション：現存真核生物の多様性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 神川龍馬
  • 学会等名: 第19回進化学会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Reductive evolution of plastids in diatoms after loss of photosynthesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryoma Kamikawa
  • 学会等名: International Phycological Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evolutionary cross talk between the non-photosynthetic plastids and the cytosol of Nitzschia (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryoma Kamikawa, Daniel Moog, Akira Nozawa, Yuzuru Tozawa
  • 学会等名: The IVth Molecular Life of Diatoms
  • 国際学会
• [学会発表] Giardiaに近縁な自由生活性鞭毛虫Dysnectes brevisのMRO機能の推測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上貴史、谷藤吾朗、神川龍馬、久米慶太郎、稲垣祐司、橋本哲男
  • 学会等名: 第86回日本寄生虫学会
• [学会発表] ランブル鞭毛虫近縁種における分割イントロン（splintron）の探索：splintronの普遍性と成立過程の解明に向けて (2017)
  • 著者名/発表者名: 杉崎真、神川龍馬、稲垣祐司、橋本哲男、谷藤吾朗
  • 学会等名: 第86回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] 光合成能の喪失がもたらす真核生物進化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 神川龍馬
  • 学会等名: 水圏微生物のエネルギー利用戦略とその相互作用に関する研究会
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所
  • 年月日: 2016-11-03
  • 招待講演
• [学会発表] Rare loss of the Calvin Benson cycle in non-photosynthetic plastids (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryoma Kamikawa, Zauner S, Moog D, Tanifuji G, Ishida KI, Mayama S, Hashimoto T, Archibald JM, Maier UG, Miyashita H,Inagaki Y
  • 学会等名: ICES2016 Kyoto
  • 発表場所: 京都府立大学
  • 年月日: 2016-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] Plastid comparative genomics elucidates multiple independent losses of photosynthesis in Cryptomonas (Cryptophyta) (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanifuji G, Ryoma Kamikawa, Moore CE, Mills T, Inagaki Y, Hashimoto T, Archibald JM
  • 学会等名: ICES2016 Kyoto
  • 発表場所: 京都府立大学
  • 年月日: 2016-09-10
  • 国際学会
• [学会発表] インビジブル：色を捨てた"藻類"たち (2016)
  • 著者名/発表者名: 神川龍馬
  • 学会等名: 第18回進化学会WS「プロティストワールド～アプローチの多様化がもたらすもの～」
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-08-25
  • 招待講演
• [学会発表] 非光合成性珪藻類無色葉緑体における機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 神川龍馬、Stefan Zauner、Uwe Maier、Daniel Moog、John M. Archibald、Andrew J. Roger、真山 茂樹、石田 健一郎、宮下 英明 、稲垣 祐司
  • 学会等名: 第40回藻類学会
  • 発表場所: 日本歯科大、東京
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 新奇ケルコゾア生物Brevimastigomonas sp. KY003株の持つ新たなミトコンドリア様オルガネラ (2015)
  • 著者名/発表者名: 松野佑成、石井健一郎、宮下英明、神川龍馬
  • 学会等名: 第30回日本微生物生態学会
  • 発表場所: 土浦亀城プラザ、茨城
  • 年月日: 2015-10-17
• [学会発表] The dynamics of mitochondrial metabolism .in a cercozoan capable of growth in aerobic and low-oxygen conditions. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryoma Kamikawa
  • 学会等名: 2nd International Symposium Matryoshka-type Evolution of Eukaryotic Cells
  • 発表場所: 筑波大学、茨城
  • 年月日: 2015-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] Convergent Evolution of Carbon Metabolisms after Loss of Photosynthesis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryoma Kamikawa, Yuji Inagaki
  • 学会等名: 2nd International Symposium Matryoshka-type Evolution of Eukaryotic Cells
  • 発表場所: 筑波大学、茨城
  • 年月日: 2015-09-30
  • 国際学会
• [学会発表] Rhopalodia科珪藻における細胞内共生シアノバクテリアのゲノム縮退進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中山卓郎、神川龍馬、谷藤吾朗、稲垣祐司
  • 学会等名: 第79回日本植物学会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター、新潟
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] The dynamics of mitochondrial metabolism in a cercozoan capable of growth in aerobic and low-oxygen conditions. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryoma Kamikawa
  • 学会等名: VIIECOP-ISOP joint meeting
  • 発表場所: Seville, Spain
  • 年月日: 2015-09-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ヌクレオモルフをもつ2 種の未記載渦鞭毛藻： 真核藻の細胞内共生を介し た葉緑体成立過程を解き 明かす新たなモデルとし て (2015)
  • 著者名/発表者名: 皿井千裕、谷藤吾朗、 中山卓郎、神川龍馬、 高橋和也、石田健一郎、 岩滝光儀、稲垣祐司.
  • 学会等名: ワークショップ 日本進化学会第17回大会
  • 発表場所: 中央大、東京
  • 年月日: 2015-08-21
  • 招待講演
• [学会発表] Two cercozoans from low-oxygen environments reveal the early stages of mitochondrial adaptation to anaerobiosis (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryoma Kamikawa
  • 学会等名: Integrated Microbial Biodiversity Program meeting, Canadian Institute for Advanced Research
  • 発表場所: Victoria, Canada
  • 年月日: 2015-05-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] Ryoma's website
  • URL: https://sites.google.com/site/ryomakamikawa/
• [備考] Ryomas website
  • URL: https://sites.google.com/site/ryomakamikawa/Home