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ネムリユスリカの極限乾燥耐性におけるトレハロースの複合的な役割の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K07308
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機能生物化学
研究機関国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

研究代表者

コルネット リシャー  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (20376586)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードネムリユスリカ / 乾燥耐性 / Anhydrobiosis / 培養細胞 / トレハロース / トレハラーゼ / 酸化ストレス / heat shock factor / anhydrobiosis / 再水和 / ペントースリン酸経路 / RNAi / HSTF
研究成果の概要

ネムリユスリカと近縁種のマンダラネムリユスリカの幼虫はカラカラに乾燥しても死なない。両種は体内に大量のトレハロースを蓄積することにより乾燥の無代謝状態(Anhydrobiosis)を実現することを明らかにした。Anhydrobiosisの誘導メカニズムに関してはheat shock factor (HSF)という転写因子が乾燥過程で保護因子やトレハロースの合成経路の一部を誘導することを証明した。一方、トレハロースによるシグナル伝達は否定された。また、今まで注目を浴びなかった再水和過程のトレハロース分解が生命維持に必要な代謝機構を支えることにより生存に必要不可欠であることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的に乾燥休眠を示すネムリユスリカ類の間では保護物質をしてのトレハロース蓄積が保存されていることを証明した。heat shock factor (HSF)という転写因子が乾燥休眠の一つの主な引き金であることを明らかにしたのは乾燥耐性の誘導メカニズムを解明するために重要な第一歩であることを評価する。
乾燥幼虫の再水和におけるトレハロースの分解と抗酸化能力の維持との関係を証明することができなかったものの、今まで不明だったその役割は生命維持に必要な代謝機構を支えていることが明らかになった。
以上の成果が細胞や生体物質の常温乾燥保存技術の開発に貢献することを期待している。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 7件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Cooption of heat shock regulatory system for anhydrobiosis in the sleeping chironomidPolypedilum vanderplanki2018

    • 著者名/発表者名
      Mazin Pavel V.、Shagimardanova Elena、Kozlova Olga、Cherkasov Alexander、Sutormin Roman、Stepanova Vita V.、Stupnikov Alexey、Logacheva Maria、Penin Aleksey、Sogame Yoichiro、Cornette Richard、Tokumoto Shoko、Miyata Yugo、Kikawada Takahiro、Gelfand Mikhail S.、Gusev Oleg
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 115 号: 10

    • DOI

      10.1073/pnas.1719493115

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Transcriptome analysis of the anhydrobiotic cell line Pv11 infers the mechanism of desiccation tolerance and recovery2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Takahiro G.、Suetsugu Yoshitaka、Deviatiiarov Ruslan、Gusev Oleg、Cornette Richard、Nesmelov Alexander、Hiroi Noriko、Kikawada Takahiro、Funahashi Akira
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-018-36124-6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cooption of heat shock regulatory system for anhydrobiosis in the sleeping chironomid Polypedilum vanderplanki2018

    • 著者名/発表者名
      Mazin PV, Shagimardanova E, Kozlova O, Cherkasov A, Surtomin R, Stepanova VV, Stupnikov A, Logacheva M, Penin A, Sogame Y, Cornette R, Tokumoto S, Miyata Y, Kikawada T, Gelfand MS, Gusev O
    • 雑誌名

      PNAS

      巻: 115 号: 1

    • DOI

      10.1186/1471-2105-5-113

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Towards water-free biobanks: long-term dry preservation at room temperature of desiccation-sensitive enzyme luciferase in air-dried insect cells2017

    • 著者名/発表者名
      2.Kikuta S, Watanabe SJ, Sato R, Gusev O, Nesmelov A, Sogame Y, Cornette R, Kikawada T
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 6540-6540

    • DOI

      10.1038/s41598-017-06945-y

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A new anhydrobiotic midge from Malawi, Polypedilum pembai sp. nov. (Diptera: Chironomidae), closely related to the desiccation tolerant midge, Polypedilum vanderplanki Hinton.2017

    • 著者名/発表者名
      3.Cornette R, Yamamoto N, Yamamoto M, Kobayashi T, Petrova NA, Gusev O, Shimura S, Kikawada T, Pemba D, Okuda T
    • 雑誌名

      Systematic Entomology

      巻: 42 号: 4 ページ: 814-825

    • DOI

      10.1111/syen.12248

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Establishment of gene transfer and gene silencing methods in a desiccation‐tolerant cell line, Pv112017

    • 著者名/発表者名
      Yoichiro Sogame, Jun Okada, Shingo Kikuta, Yugo Miyata, Richard Cornette, Oleg Gusev, Takahiro Kikawada
    • 雑誌名

      Extremophiles

      巻: 21 号: 1 ページ: 65-72

    • DOI

      10.1007/s00792-016-0880-4

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 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] Genetic background of enhanced radioresistance in an anhydrobiotic insect: transcriptional response to ionizing radiations and desiccation2017

    • 著者名/発表者名
      Alina Ryabova, Kyosuke Mukae, Alexander Cherkasov, Richard Cornette, Elena Shagimardanova, Tetsuya Sakashita, Takashi Okuda, Takahiro Kikawada, Oleg Gusev
    • 雑誌名

      Extremophiles

      巻: 21 号: 1 ページ: 109-120

    • DOI

      10.1007/s00792-016-0888-9

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 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] 極限的な乾燥耐性を示す生物から未来の技術を学ぶ2017

    • 著者名/発表者名
      Cornette R
    • 雑誌名

      Agricultural Biotechnology

      巻: 1 ページ: 229-234

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ネムリユスリカにおける乾燥休眠の誘導メカニズムについて.2019

    • 著者名/発表者名
      Cornette R, Gusev O, 黄川田隆洋
    • 学会等名
      第63回日本応用動物昆虫学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ネムリユスリカの乾燥誘導性プロモーターを利用した耐性誘導メカニズムの解明.2019

    • 著者名/発表者名
      片山玲大, Cornette R, Gusev O, Deviatiiarov R, 黄川田隆洋
    • 学会等名
      第63回日本応用動物昆虫学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ネムリユスリカの乾燥耐性に関連したメタボローム解析2018

    • 著者名/発表者名
      Cornette R
    • 学会等名
      第29回ユスリカ研究集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] New insights about anhydrobiosis in Polypedilum vanderplanki (Diptera, Chironomidae) from metabolome analysis.2018

    • 著者名/発表者名
      Cornette R, Gusev O, Kikawada T
    • 学会等名
      The 55th annual meeting of the society for cryobiology CRYO2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] メタボローム解析から見えてきたネムリユスリカの乾燥幼虫の蘇生メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      Cornette R
    • 学会等名
      第62回日本応用動物昆虫学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] マラウイから発見されたネムリユスリカの新種について2017

    • 著者名/発表者名
      Cornette R, 山本直, 小林貞, Gusev O, Pemba D, 奥田隆
    • 学会等名
      第61回日本応用動物昆虫学会大会
    • 発表場所
      東京農工大学 (東京都、小金井市)
    • 年月日
      2017-03-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 乾燥休眠(anhydrobiosis)を示すマラウイ産ネムリユスリカの新種について2017

    • 著者名/発表者名
      Cornette R
    • 学会等名
      第18回極限環境生物学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A new anhydrobiotic midge from Malawi, Polypedilum pembai sp. nov. (Diptera: Chironomidae), closely related to the desiccation tolerant midge, Polypedilum vanderplanki Hinton2017

    • 著者名/発表者名
      Cornette R
    • 学会等名
      20th International Symposium on Chironomidae
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カラカラに乾燥しても死なないネムリユスリカにおける乾燥誘導性プロモーターの特定2016

    • 著者名/発表者名
      Cornette R, Gusev O, 菊田慎吾, 黄川田隆洋
    • 学会等名
      第17回極限環境生物学会年会
    • 発表場所
      東京工業大学 (神奈川県、横浜市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Deciphering the mechanism of desiccation tolerance in the sleeping chironomid, Polypedilum vanderplanki2016

    • 著者名/発表者名
      Cornette R, Iwata K-I, Kikuta S, Gusev O, Kikawada T, Okuda T
    • 学会等名
      The 22nd International Congress of Zoology
    • 発表場所
      OIST (沖縄県、恩納村)
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional analyses on the mechanism of induction of anhydrobiosis in the midge Polypedilum vanderplanki2016

    • 著者名/発表者名
      Cornette R, Iwata K-I, Kikuta S, Sogame Y, Okuda T, Kikawada T
    • 学会等名
      The Tenth international Conference on Bioinformatics of Genome Regulation and Structure/Systems Biology
    • 発表場所
      Novosibirsk, Russia
    • 年月日
      2016-08-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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