サンゴに共生する褐虫藻核ゲノムのエピゲノミクス

• 研究課題/領域番号: 16K07454
• 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: 遺伝・染色体動態
• 研究機関: 沖縄科学技術大学院大学
• 研究代表者: 將口 栄一 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, 研究員 (90378563)
• 連携研究者: 新里 宙也 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (70524726)
• 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: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 渦鞭毛藻 / サンゴ / 紫外線吸収物質 / 褐虫藻 / ゲノム / ポリケチド / 多様性 / 遺伝子クラスター / エピジェネティックス / エピゲノム / ヒドロキシメチルウラシル / メチルシトシン / 核ゲノム / 酵素 / 核酸 / エピジェネティクス

研究成果の概要

サンゴに共生する渦鞭毛藻類の褐虫藻Symbiodiniaceaeは、少なくとも15のグループに分けることができるが、そのゲノム多様性やエピゲノムに関する研究は進んでいない。本研究では褐虫藻2種の全ゲノム配列（767 Mbと705 Mb）を決定した。比較解析により、二次共生により紅藻から獲得したと考えられる遺伝子の重複や損失が褐虫藻の多様化に影響してきたことを明らかにした。解読した褐虫藻ゲノムを利用し、毒合成を含む二次代謝産物ポリケチドの合成に関わる酵素遺伝子群を明らかにした。今後は、報告したゲノム基盤を使って、褐虫藻のエピゲノムの多様性の比較解析を展開していくことが可能である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

サンゴには複数の種類の褐虫藻が共生していることが知られている。これまでは、サンゴと褐虫藻の共生関係の崩壊により引き起こされる白化現象の分子メカニズムを研究する上での褐虫藻のゲノム情報基盤が不足していた。本研究における2種の褐虫藻ゲノムの報告は、今後、サンゴ白化現象の分子メカニズムをゲノムや代謝産物レベルで解析する上での研究基盤を提供しており、学術的意義が高い。また二次代謝産物ポリケチドの合成に関わる酵素遺伝子群を網羅的に解析したことは、有毒渦鞭毛藻による食中毒や赤潮の問題に分子レベルの研究から取り組んで行く上でのよい比較データを提供しており、社会的意義があると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Rutgers university(米国)
• [雑誌論文] Diversified secondary metabolite biosynthesis gene repertoire revealed in symbiotic dinoflagellates (2019)
  • 著者名/発表者名: Beedessee Girish、Hisata Kanako、Roy Michael C.、Van Dolah Frances M.、Satoh Noriyuki、Shoguchi Eiichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 1204-1204
  • DOI: 10.1038/s41598-018-37792-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two divergent Symbiodinium genomes reveal conservation of a gene cluster for sunscreen biosynthesis and recently lost genes (2018)
  • 著者名/発表者名: Shoguchi Eiichi、Beedessee Girish、Tada Ipputa、Hisata Kanako、Kawashima Takeshi、Takeuchi Takeshi、Arakaki Nana、Fujie Manabu、Koyanagi Ryo、Roy Michael C.、Kawachi Masanobu、Hidaka Michio、Satoh Noriyuki、Shinzato Chuya
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 19 号: 1 ページ: 458-458
  • DOI: 10.1186/s12864-018-4857-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fluorescence from a single Symbiodinium cell (2018)
  • 著者名/発表者名: Guzman, C., Han, X., Shoguchi, E., Chormaic, S.N.
  • 雑誌名: Methods and Applications in Fluorescence 巻: 6 号: 3 ページ: 035003-035003
  • DOI: 10.1088/2050-6120/aaba89
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 多様な宿主を持つ渦鞭毛藻Symbiodinium の分子生物学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 將口栄一
  • 雑誌名: 藻類 巻: 66 ページ: 169-172
• [雑誌論文] 共生性渦鞭毛藻Symbiodiniumと寄生性アピコンプレクサのゲノム進化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 將口栄一
  • 雑誌名: 植物科学の最前線 巻: 8 号: C ページ: 152-159
  • DOI: 10.24480/bsj-review.8c4.00123
  • ISSN: 2432-9819
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative genomics explains the evolutionary success of reef-forming corals (2016)
  • 著者名/発表者名: Bhattacharya, D., Agrawal, S., Aranda, M., Baumgarten, S., Belcaid, M., Drake, J.L., Erwin, D., Foret, S., Gates, R.D., Gruber, D.F., Kamel, B., Lesser, M.P., Levy, O., Liew, Y.J., MacManes, M., Mass, T., Medina, M., Mehr, S., Meyer, E,, Price, D.C., Putnam, H.M., Qiu, H., Shinzato, C., Shoguchi, E. et al.
  • 雑誌名: Elife 巻: 5
  • DOI: 10.7554/elife.13288
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 二枚貝類から単離された褐虫藻のゲノムに存在する紫外線吸収物質合成遺伝子クラスター (2018)
  • 著者名/発表者名: ○將口栄一, Girish Beedessee, 多田一風太, 久田香奈子, 川島武士, 竹内猛, 新垣奈々, 藤江学, 小柳亮, Michael C. Roy, 河地正伸, 日高道雄, 佐藤矩行, 新里宙也
  • 学会等名: 日本動物学会
• [学会発表] サンゴAcropora digitiferaに共生する褐虫藻のオルガネラゲノムの多様性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 將口栄一、善岡祐輝、新里宙也、佐藤矩行
  • 学会等名: 日本藻類学会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2017-03-23
• [学会発表] 共生性渦鞭毛藻Symbiodinium minutumのDNA修飾 (2017)
  • 著者名/発表者名: 將口 栄一, 成底晴日, Michael C. Roy，佐藤矩行
  • 学会等名: 日本共生生物学会
• [学会発表] Diversification of toxin-related genes in the genome of a symbiotic dinoflagellate, Symbiodinium sp. (2016)
  • 著者名/発表者名: Eiichi Shoguchi, Girish Beedessee
  • 学会等名: 日本生化学会
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2016-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] 共生性渦鞭毛藻Symbiodiniumのゲノム進化のパターン (2016)
  • 著者名/発表者名: 將口栄一、新里宙也、多田一風太、久田香奈子、佐藤矩行
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-09-16
  • 招待講演
• [備考] OIST Marine Genomics Unit Genome Browser
  • URL: https://marinegenomics.oist.jp