ネムリユスリカ培養細胞を用いた多細胞生物における無代謝休眠の分子機構解明

• 研究課題/領域番号: 16K18827
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 昆虫科学
• 研究機関: 福島工業高等専門学校
• 研究代表者: 十亀 陽一郎 福島工業高等専門学校, 化学・バイオ工学科, 助教 (60769850)
• 研究協力者: 黄川田 隆洋
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 無代謝休眠 / シスト / 環境ストレス / ストレス応答 / 昆虫細胞 / 遺伝子発現 / 遺伝子サイレンシング / 環境耐性 / 極限環境

研究成果の概要

本研究では、ネムリユスリカの培養細胞を用い、多細胞生物における無代謝休眠の分子機構解明を行った。研究期間1年目では、ネムリユスリカの培養細胞で分子生物学技術が使用できるように手法の確立を行った。2年目からはネムリユスリカの細胞で働くプロモーターの探索と単離を行った。所属機関を移動後は、単細胞生物を用い、より単純な実験系で無代謝休眠の分子機構解明を目指した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

無代謝休眠は、極限環境などに生息する特殊な生物に見られる生命現象である。無代謝休眠の状態では、代謝は停止している一方、乾燥をはじめ様々な環境ストレスに対する耐性を有している。この現象の分子機構解明は、生命現象の仕組みの追求だけにとどまらず、生物や通常乾燥保存できないような物質の保存など様々な分野で応用が可能である。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of a Novel Strong Promoter from the Anhydrobiotic Midge, Polypedilum vanderplanki, with Conserved Function in Various Insect Cell Lines (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyata Y.*, Tokumoto S.*, Sogame Y.*,(equal contribution) Deviatiiarov R., Okada J., Cornette R., Gusev O., Shagimardanova E , Sakurai M., Kikawada T
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 9 ページ: 7004-7004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 眠る昆虫ネムリユスリカの乾燥耐性：アンヒドロビオシスのしくみ (2019)
  • 著者名/発表者名: 十亀 陽一郎・黄川田隆洋
  • 雑誌名: 昆虫と自然 巻: 54 ページ: 8-11
• [雑誌論文] Co-option of heat shock regulatory system for anhydrobiosis in the sleeping chironomid Polypedilum vanderplanki (2018)
  • 著者名/発表者名: Pavel V Mazin, Elena Shagimardanova, Olga Kozlova, Alexander Cherkasov, Roman Sutormin, Vita Stupnikov, Maria Logacheva, Aleksey Penin, Yoichiro Sogame, Richard Cornette, Shoko Tokumoto, Yugo Miyata, Takahiro Kikawada, Mikhail Gelfand, Oleg Gusev
  • 雑誌名: PNAS 巻: 115 ページ: 2477-2486
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Co-option of heat shock regulatory system for anhydrobiosis in the sleeping chironomid Polypedilum vanderplanki (2018)
  • 著者名/発表者名: Pavel V Mazin, Elena Shagimardanova, Olga Kozlova, Alexander Cherkasov, Roman Sutormin, Vita Stupnikov, Maria Logacheva, Aleksey Penin, Yoichiro Sogame, Richard Cornette, Shoko Tokumoto, Yugo Miyata, Takahiro Kikawada, Mikhail Gelfand, Oleg Gusev
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 115 ページ: 2477-2486
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 真核単細胞生物コルポーダの休眠機構解明に向けた生理・生化学的アップローチ (2018)
  • 著者名/発表者名: 十亀陽一郎・松岡達臣
  • 雑誌名: 比較生理生化学 巻: 34 ページ: 116-122
  • 査読あり
• [雑誌論文] Towards water-free biobanks: long-term dry-preservation at room temperature of desiccation-sensitive enzyme luciferase in air-dried insect cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Kikuta S, Watanabe J S, Sato R, Gusev O, Nesmelov A, Sogame Y, Cornette R, Kikawada T
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 6540-6540
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Current findings on the molecular mechanisms underlying anhydrobiosis in Polyprdilum vanderplanki (2017)
  • 著者名/発表者名: Sogame Y, Kikawada T
  • 雑誌名: Current Opinion in Insect Science 巻: 19 ページ: 16-21
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Establishment of gene transfer and gene silencing methods in a desiccation‐tolerant cell line, Pv11 (2017)
  • 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
  • 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] Morphogenetic and molecular analyses of cyst wall components in the ciliated protozoan Colpoda cucullus Nag-1. (2017)
  • 著者名/発表者名: Funadani R＊, Sogame Y＊,(＊equal contributor) Kojima K, Takeshita T, Yamamoto K, Tsujizono T, Suizu F, Miyata S, Yagyu KI, Suzuki T, Arikawa M, Matsuoka T
  • 雑誌名: FEMS microbiology letters 巻: 363 号: 18 ページ: fnw203-fnw203
  • DOI: 10.1093/femsle/fnw203
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] A New Insight into Cryptobiosis- Cell Repair in Ametabolism (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoichiroo Sogame, Ryota Saito, Ryota Koizumi
  • 学会等名: ICAP2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tolerance to Ionizing radiation and Irradiation Damage Repair in the Unicellular Eukaryote Colpoda cucullus (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoichiro SOGAME, Ryota SAITO, Ryota KOIZUMI, Taiga SHIMIZU, Tatsuya SAKAI, Taiki ONO, Toshio TAKYU
  • 学会等名: wet2019
  • 国際学会
• [学会発表] Extreme Gamma Radiation Tolerance of Colpoda cucullus: Physiological and Morphological Analysis of Irradiated Cysts (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryota SAITO, Ryota KOIZUMI, Taiga SHIMIZU, Taiki ONO, Tatsuya SAKAI, Toshio TAKYU, Yoichiro SOGAME
  • 学会等名: wet2019
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Cell Repair on the Excystment of Irradiated Cysts and Cell Growth of Vegetative Cells Excysted from Irradiated Cysts in Colpoda cucullus (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryota Koizumi, Ryota Saito, Taiga Shimizu, Toshio Takyu, Yoichiro Sogame
  • 学会等名: wet2019
  • 国際学会
• [学会発表] Morphological Events in the Formation of Cyst-specific Cell Structures and Acquisition of Autofluorescence during the Encystment Process in Colpoda cucullus (2019)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya SAKAI, Taiga SHIMIZU, Ryota KOIZUMI, Ryota SAITO, Taiki ONO, Yoichiro SOGAME
  • 学会等名: wet2019
  • 国際学会
• [学会発表] 水性単細胞生物Colpodaの放射線耐性：ガンマ線照射の脱シストと細胞増殖に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 十亀陽一郎・齊藤瞭汰・小泉亮太・清水大雅・酒井達弥
  • 学会等名: 第53回日本水環境学会年会
• [学会発表] Gamma Radiation Tolerance and Influence on Cell Growth in Unicellular Colpoda sp (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryota KOIZUMI, Taiki ONO, Ryota SAITO, Taiga SHIMIZU, Tatsuya SAKAI, Yoichiro SOGAME
  • 学会等名: wet2018
  • 国際学会
• [学会発表] Comparative Analysis: Tolerance for Varying Amount of Gamma Radiation in Eukaryote Colpoda sp. Vegetative Cells vs. Resting Cysts (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryota SAITO, Ryota KOIZUMI, Yoichiro SOGAME
  • 学会等名: wet2018
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of 16S rRNA Genes of Symbiotic Luminous Bacteria Coexisting with Deep Sea Fish Chlorophthalmus (2018)
  • 著者名/発表者名: Taiga SHIMIZU, Ryota SAITO, Ryota KOIZUMI, Masahide HAGIRI, Kaito MIZUMACH, Yoichiro SOGAME
  • 学会等名: wet2018
  • 国際学会
• [学会発表] 単細胞生物コルポーダの放射線耐性に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 十亀陽一郎 小泉亮太 小野泰輝 武弓利雄
  • 学会等名: 第52回日本水環境学会年会
• [学会発表] 農地環境に適応した単細胞生物の放射線耐性に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小泉亮太 小野泰輝 齊藤瞭汰 十亀陽一郎
  • 学会等名: 土木学会東北支部技術研究発表会
• [学会発表] いわき市シティーフィッシュ“メヒカリ”に共生する発光バクテリアの採集と同定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 清水大雅 水町海斗 十亀 陽一郎
  • 学会等名: 土木学会東北支部技術研究発表会
• [学会発表] 発光バクテリアを用いた下水水質評価と下水管きょ劣化評価へのアプローチ (2018)
  • 著者名/発表者名: 十亀 陽一郎・江本久雄
  • 学会等名: 土木学会東北支部技術研究発表会
• [学会発表] 身近に生息する生物の放射線吸収量の定量解析と放射線耐性について (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木喬也・武弓利夫・十亀 陽一郎
  • 学会等名: 原子力規制人材育成事業・教育研究フォーラム 地域の環境回復と環境安全に貢献できる原子力規制人材の育成
• [学会発表] 身近な水環境に生息する単細胞生物の放射線耐性に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 十亀 陽一郎
  • 学会等名: 平成29年度第2ブロック研究情報交換会
• [学会発表] 身近に生息する微生物の環境ストレス耐性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木喬也・武弓利雄・十亀陽一郎
  • 学会等名: 第3回北関東磐越地区化学技術フォーラム
• [学会発表] 発光バクテリアを用いた環境評価システムの構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤暁 江本久雄 十亀陽一郎
  • 学会等名: 第3回北関東磐越地区化学技術フォーラム
• [学会発表] 佐藤暁 江本久雄 十亀陽一郎 (2017)
  • 著者名/発表者名: 発光バクテリアの発光強度による下水水質評価方法の検討
  • 学会等名: 第8回福島地区ＣＥセミナー
• [学会発表] 発光バクテリアの発光強度による下水管評価及びそのデータベース構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 江本久雄, 十亀 陽一郎
  • 学会等名: 第42回土木情報学シンポジウム 2017年9月
• [学会発表] アミガサタケ属（Morchella）のキノコを用いた環境放射能の 定量解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木喬也, 佐藤佳子, 江本久雄, 北村早苗, 櫛田拳, 齋藤詩乃, 佐藤暁, 冨川康之, 十亀陽一郎
  • 学会等名: 日本きのこ学会第21回大会
• [学会発表] 福島県に自生するキノコの含有放射性物質濃度の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木喬也 ，佐藤佳子，江本久雄 ，北村早苗 ，櫛田拳 , 齋藤詩乃, 佐藤暁 ,十亀陽一郎
  • 学会等名: 日本地球化学会第64回年会
• [学会発表] Pv11 cells as an effective tool to investigate molecular mechanisms underlying the extreme desiccation tolerance, anhydrobiosis (2017)
  • 著者名/発表者名: Sogame Y., Miyata Y., Kikuta S., Cornette R., Oleg Gusev O., Kikawada T.
  • 学会等名: ICAP2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Analysis of a powerful constitutive Promoter in Pv11 cells: Establishment of a strong constitutive gene expression vector for insect cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Sogame Y., Miyata Y., Deviatiiarov R., Kikuta, S., Richard, C., Gusev, O., Kikawada
  • 学会等名: ICAP2017
• [学会発表] ネムリユスリカPolypedilum vanderplankiのゲノムアセンブリ (2017)
  • 著者名/発表者名: 尾納 隆大, 山口 勝司, 十亀 陽一郎, 黄川田 隆洋, 重信 秀治
  • 学会等名: NGS field meeting
• [学会発表] Genome Editing in a Cell Line of the Sleeping Chironomid by Using the CRISPR/Cas9 System (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyata Y, Sogame Y, Tokumoto S, Sakurai M, Kikawada T
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] The sleeping chironomid as a model organism to investigate molecular mechanisms underlying anhydrobiosis (2016)
  • 著者名/発表者名: Kikawada T, Miyata Y, Sogame Y, Cornrtte R, Gusev O
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] 繊毛虫コルポーダ Colpoda cucullus における休眠シスト壁形成に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 舟谷 亮二, 十亀 陽一郎, 小嶋 克彦, 竹下 敏一, 山本 圭祐, 辻囿 智哉, 水津 太, 宮田 清司, 矢生 健一, 鈴木 知彦, 有川 幹彦, 松岡 達臣
  • 学会等名: 第49回 日本原生生物学会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2016-10-08
• [学会発表] Identification of a strong promoter in cultured cells of Polypedilum vanderplanki as a tool to reveal molecular background underlying anhydrobiosis (2016)
  • 著者名/発表者名: Sogame Y, Okada J, Deviatiiarov R, Kikuta S,Cornette R, Gusev O, Kikawada T
  • 学会等名: 25th International Congress of Entomology
  • 発表場所: アメリカ
  • 年月日: 2016-09-25
  • 国際学会
• [学会発表] The first edition of mutagenesis by CRISPR/Cas in the extreme desiccation tolerant cultured cell. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kikawada T, Miyata Y, Sogame Y, Furusawa T, Kikuta S, Cornette R, Gusev O
  • 学会等名: 10th International Conference On Bioinformatics of Genome Regulation and Structure Systems Biology
  • 発表場所: ロシア
  • 年月日: 2016-08-29
  • 国際学会
• [学会発表] Functional analyses on the mechanism of induction of anhydrobiosis in the midge Polypedilum vanderplanki (2016)
  • 著者名/発表者名: Cornette R, Iwata K-I, Kikuta S, Sogame Y, Okuda T, Kikawada T
  • 学会等名: 10th International Conference On Bioinformatics of Genome Regulation and Structure Systems Biology
  • 発表場所: ロシア
  • 年月日: 2016-08-29
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of a powerful constitutive promoter in culture cells of Polypedilum vanderplanki. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sogame Y, Miyata Y, Deviatiiarov R, Kikuta S, Cornette R, Gusev O, Furusawa T, Kikawada T
  • 学会等名: 10th International Conference On Bioinformatics of Genome Regulation and Structure Systems Biology
  • 発表場所: ロシア
  • 年月日: 2016-08-29
  • 国際学会
• [学会発表] Anhydro-preservation of exogenously-expressed desiccation-sensitive enzyme Luciferase using insect cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Kikuta S, Watanabe S, Gusev O, Sogame Y, Cornett R, Kikawada T
  • 学会等名: 10th International Conference On Bioinformatics of Genome Regulation and Structure Systems Biology
  • 発表場所: ロシア
  • 年月日: 2016-08-29
  • 国際学会
• [学会発表] 乾燥状態のネムリユスリカ由来培養細胞は外来性酵素を保護する (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺俊介, 菊田 真吾, Oleg Gusev, 十亀陽一郎, 佐藤令一, Richard Cornette, 黄川田隆洋
  • 学会等名: 第61回低温生物工学会大会
  • 発表場所: 埼玉
  • 年月日: 2016-06-25