オーソログ遺伝子群を用いた嗅覚受容体遺伝子のゲノム進化解析と環境要因との相関

• 研究課題/領域番号: 18K06359
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分45020:進化生物学関連
• 研究機関: 宮崎大学 (2021-2022); 東京大学 (2018-2020)
• 研究代表者: 新村 芳人 宮崎大学, 農学部, 教授 (90396979)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 嗅覚受容体 / 遺伝子ファミリー / 哺乳類 / フェロモン / ゲノム進化 / 苦味受容体 / 多型 / 哺乳類の進化 / 嗅覚 / 分子進化

研究実績の概要

2022年度は、以下の研究実績を得た。
霊長類は優れた視覚をもつが、嗅覚は他の哺乳類に比べて退化している。また、イルカは聴覚（反響定位）をもちいて獲物を探すことができるが、味覚・嗅覚などの化学感覚は退化している。このように、進化の過程で異なる感覚間でトレード・オフが起きることが知られている。では、嗅覚・味覚・フェロモンという化学感覚同士では、このようなトレード・オフは起きるのだろうか？このことを調べるため、齧歯類のヤマアラシ亜目を用いて解析を行った。マアラシ亜目は生態的・形態的に多様であることに加え、嗅覚・味覚・フェロモンの受容体遺伝子数が多く、本解析に最適である。全ゲノム配列が利用可能な17種のヤマアラシ亜目に対し、嗅覚・味覚・フェロモンの受容体であるOR, T2R, V1Rの同定を行った。そして、17種間でオーソログ遺伝子群を同定し、ヤマアラシ亜目の進化過程における遺伝子の増減数を推定した。その結果、嗅覚・味覚・フェロモン三者の受容体遺伝子は、増減が同調していることが明らかになった。すなわち、化学感覚間においては、感覚のトレード・オフが起きるのではなく、同調して進化している。また、遺伝子の増減の速度は、V1R遺伝子が最も速く、次いでOR遺伝子、最も遅いのがT2R遺伝子であった。この結果は、種特異的なフェロモン、生育環境に依存する匂い物質、そして生物間で共通した毒物（苦味物質）という三者のリガンドの違いを反映していると考えられる。以上の結果を論文にまとめ、国際誌に投稿した。現在リバイズ中である。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

上記解析の結果はすでに論文としてまとめ、国際誌に投稿した。現在リバイズを行っている。したがって、「オーソログ遺伝子群を用いた嗅覚受容体遺伝子のゲノム進化解析と環境要因との相関」という課題の仕上げに向けて、概ね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

今年度は最終年度であるので、上記論文のリバイズを完了させ、公表する。また、昨年度までに行ったヒトOR多型データの解析結果も論文にまとめ、国際誌に投稿する。

研究成果

• [国際共同研究] ガーナ大学(ガーナ)
• [国際共同研究] ガーナ大学(ガーナ)
• [国際共同研究] Waltham(英国)
• [国際共同研究] Indian Institute of Science(インド)
• [国際共同研究] Waltham Centre for Pet Nutrition(英国)
• [雑誌論文] Genetic variation in the human olfactory receptor OR5AN1 associates with the perception of musks. (2023)
  • 著者名/発表者名: Sato-Akuhara N, Trimmer C, Keller A, Niimura Y, Shirasu M, Mainland JD, Touhara K
  • 雑誌名: Chem Senses 巻: 48
  • DOI: 10.1093/chemse/bjac037
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structural model for ligand binding and channel opening of an insect gustatory receptor. (2022)
  • 著者名/発表者名: Morinaga S, Nagata K, Ihara S, Yumita T, Niimura Y, Sato K, Touhara K
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 298 号: 11 ページ: 102573-102573
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2022.102573
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic variation of olfactory receptor gene family in a Japanese population (2022)
  • 著者名/発表者名: Akhtar, M. S., Ashino, R., Oota, H., Ishida, H., Niimura, Y., Touhara, K., Melin, A. D. and Kawamura, S.
  • 雑誌名: Ａｎｔｈｒｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ 巻: 130 号: 2 ページ: 93-106
  • DOI: 10.1537/ase.211024
  • NAID: 130008143258
  • ISSN: 0918-7960, 1348-8570
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] グルメなサル，鼻の利かないサル (2021)
  • 著者名/発表者名: 新村 芳人
  • 雑誌名: ファルマシア 巻: 57 号: 3 ページ: 185-189
  • DOI: 10.14894/faruawpsj.57.3_185
  • NAID: 130007993264
  • ISSN: 0014-8601, 2189-7026
• [雑誌論文] フェロモンの起源に迫る 血＋毒＝涙のフェロモン！？ (2021)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人、東原和成
  • 雑誌名: アロマリサーチ 巻: 22 ページ: 3-8
• [雑誌論文] 嗅覚受容体遺伝子の進化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 雑誌名: 遺伝子医学 巻: 11 ページ: 158-164
  • NAID: 130007602873
• [雑誌論文] Origin and evolution of the gene family of proteinaceous pheromones, the exocrine gland-secreting peptides, in rodents. (2021)
  • 著者名/発表者名: Niimura Y, Tsunoda M, Kato S, Murata K, Yanagawa T, Suzuki S, Touhara K
  • 雑誌名: Mol Biol Evol 巻: 38 号: 2 ページ: 634-649
  • DOI: 10.1093/molbev/msaa220
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The evolution of ecological flexibility, large brains, and long lives: capuchin monkey genomics revealed with fecalFACS. (2021)
  • 著者名/発表者名: Orkin JD, Montague MJ, Tejada-Martinez D, de Manuel M, del Campo J, Hernandez SC, Fiore AD, Fontsere C, Hodgson JA, Janiak MC, Kuderna LFK, Lizano E, Martin MP, Niimura Y, Perry GH, Valverde CS, Tang J, Warren WC, de Magalhaes JP, Kawamura S, Marquès-Bonet T, Krawetz R, Melin AD
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 118 号: 7
  • DOI: 10.1073/pnas.2010632118
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comparative genomic analyses illuminate the distinct evolution of megabats within Chiroptera. (2020)
  • 著者名/発表者名: Nikaido M, Kondo S, Zhang Z, Wu J, Nishihara H, Niimura Y, Suzuki S, Touhara K, Suzuki Y, Noguchi H, Minakuchi Y, Toyoda A, Fujiyama A, Sugano S, Yoneda M, Kai C
  • 雑誌名: DNA Res 巻: 27 号: 4
  • DOI: 10.1093/dnares/dsaa021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Metabolism of odorant molecules in human nasal/oral cavity affects the odorant perception. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ijichi C, Wakabayashi H, Sugiyama S, Ihara Y, Nogi Y, Nagashima A, Ihara S, Niimura Y, Shimizu Y, Kondo K, Touhara K
  • 雑誌名: Chemical Senses 巻: 44 号: 7 ページ: 465-481
  • DOI: 10.1093/chemse/bjz041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acceleration of olfactory receptor gene loss in primate evolution: Possible link to anatomical change in sensory systems and dietary transition. (2018)
  • 著者名/発表者名: Niimura Y, Matsui A, Touhara K
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 35 号: 6 ページ: 1437-1450
  • DOI: 10.1093/molbev/msy042
  • NAID: 40021668823
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鼻の良いサル、鼻の悪いサル (2018)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 雑誌名: The TAKASAGO Times 巻: 181 ページ: 28-29
• [雑誌論文] 生物多様性から抽出された情報により多様性形成の遺伝的・発生学的・適応的基盤をさぐる (2018)
  • 著者名/発表者名: 浅原正和、岸田拓士、新村芳人、鈴木仁
  • 雑誌名: 哺乳類科学 巻: 58 号: 1 ページ: 119-120
  • DOI: 10.11238/mammalianscience.58.119
  • NAID: 130007428546
  • ISSN: 0385-437X, 1881-526X
• [雑誌論文] 嗅覚受容体遺伝子の比較が明らかにした霊長目嗅覚系の退化の要因：目・鼻の形態変化と果実食から葉食への食性の変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 雑誌名: アロマリサーチ 巻: 75 ページ: 252-255
  • NAID: 40021668823
• [学会発表] ヒト嗅覚受容体遺伝子の多様性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 学会等名: 日本味と匂学会 第56回大会
• [学会発表] Comparative Evolutionary Analysis of Chemosensory Receptor Genes among Hystricomorpha (2022)
  • 著者名/発表者名: ○Yoshihito Niimura
  • 学会等名: Accelerating Social Implementation for SDGs Achievement (aXis)
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic variation of olfactory receptor repertoire across human populations (2021)
  • 著者名/発表者名: ○Muhammad Shoaib Akhtar, Ryuichi Ashino, Yoshihito Niimura, Kazushige Touhara, Amanda D. Melin, and Shoji Kawamura
  • 学会等名: Annual Meeting of the Society for Molecular Biology and Evolution 2021 (SMBE 2021)
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic variation of multigene olfactory receptor family in humans (2021)
  • 著者名/発表者名: ○Muhammad Shoaib Akhtar, Ryuichi Ashino, Yoshihito Niimura, Kazushige Touhara, Amanda D. Melin, and Shoji Kawamura
  • 学会等名: The 2nd AiaEvo Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 齧歯類ペプチドフェロモンESP遺伝子の起源と進化 血＋毒＝涙のフェロモン!? (2021)
  • 著者名/発表者名: ○新村芳人、角田麻衣、加藤紗理、村田健、東原和成
  • 学会等名: 日本進化学会 第23回東京大会
• [学会発表] 嗅覚受容体遺伝子多型 ─先天的な個人差─ (2021)
  • 著者名/発表者名: ○新村芳人
  • 学会等名: JST未来社会創造事業公開シンポジウム「香りの機能拡張によるヒューメインな社会の実現
  • 招待講演
• [学会発表] 齧歯類ペプチドフェロモンESP遺伝子の起源と進化 血＋毒＝涙のフェロモン!? (2021)
  • 著者名/発表者名: ○新村芳人、角田麻衣、加藤紗理、村田健、柳川太一、鈴木俊太、東原和成
  • 学会等名: 第164回 日本獣医学会学術集会
• [学会発表] ガーナにおける食用大型齧歯類グラスカッターの家畜化に関する試み (2021)
  • 著者名/発表者名: ○小出剛、Bhim B. Biswa、豊田敦、村山美穂、新村芳人、岸田拓士、Chris Adenyo、Boniface B. Kayang
  • 学会等名: 日本遺伝学会 第93回大会
• [学会発表] 有鱗類の舌に発現する嗅覚受容体のリガンド同定 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○八ツ本真司、岸田拓士、佐久間敦丈、伊原さよ子、二階堂雅人、新村芳人、東原和成
  • 学会等名: 日本味と匂学会 第55回大会
• [学会発表] 匂い遺伝子と匂いの感じ方の多様性 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○新村芳人
  • 学会等名: 第75回 日本人類学会大会公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 食用大型齧歯類グラスカッター（Thryonomys swinderianus）の全ゲノム配列決定：ヤマアラシ亜目における化学感覚受容体遺伝子の比較進化解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○新村芳人、Bhim Biswa、岸田拓士、豊田敦、村山美穂、Scott Jenkins、Christopher Adenyo、Boniface B. Kayang、小出剛
  • 学会等名: 第44回 日本分子生物学会年会人類学会大会
• [学会発表] Diversity and evolution of olfactory receptor and pheromone gene repertoires in mammals (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshihito Niimura
  • 学会等名: ISOT (International Symposium on Olfaction and Taste) 2020 Virtual Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Genetic diversity of olfactory receptors among human populations (2020)
  • 著者名/発表者名: Muhammad Shoaib Akhtar, Ryuichi Ashino, Yoshihito Niimura, Kazushige Touhara, Amanda D. Melin, and Shoji Kawamura
  • 学会等名: 日本進化学会第22回オンライン大会
  • 国際学会
• [学会発表] 哺乳類の嗅覚・フェロモン関連遺伝子の進化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 学会等名: 第４回 感覚研究フロンティア シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 遺伝子の進化と嗅覚 (2020)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 学会等名: ゴム技術フォーラム第403回月例会
  • 招待講演
• [学会発表] Origin and evolution of a proteinaceous pheromone gene family in murids and cricetids (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshihito Niimura
  • 学会等名: SMBE 2019 (Annual Meeting of the Society for Molecular Biology and Evolution)
  • 国際学会
• [学会発表] 齧歯類ペプチド性フェロモンESP遺伝子のキメラ的起源 (2019)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 学会等名: 第6回ケモビ研究会
• [学会発表] A structural model for the channel pore and a ligand binding site of an insect gustatory receptor (2019)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Morinaga, Koji Nagata, Sayoko Ihara, Yoshihito Niimura, Koji Sato, Kazushige Touhara
  • 学会等名: 16th European Symposium for Insect Taste and Olfaction (ESITO)
  • 国際学会
• [学会発表] ヒトおよび他の霊長類における嗅覚受容体遺伝子の進化と多様性：食性との関連性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 学会等名: 第92回 日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] Acceleration of Olfactory Receptor Gene Loss in Primate Evolution: Possible Link to Anatomical Change in Sensory Systems and Dietary Transition (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshihito Niimura, Atsushi Matsui, Kazushige Touhara
  • 学会等名: SMBE 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Divergent evolution of olfactory receptor repertoire in New and Old World primates revealed by target capture and massive-parallel sequencing (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryuichi Ashino, Yoshihito Niimura, Kazushige Touhara, Amanda D. Melin, Shoji Kawamura
  • 学会等名: SMBE 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic evolution of olfactory receptor genes in mammals: Possible link to anatomy and ecology (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshihito Niimura
  • 学会等名: 第20回日本進化学会大会
• [学会発表] 新世界ザルをモデルとした嗅覚受容体遺伝子レパートリーの多様性解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 蘆野龍一、直井工、新村芳人、東原和成、Melin AD、河村正二
  • 学会等名: 第20回日本進化学会大会
• [学会発表] Dynamic evolution of olfactory receptor genes in mammals: Possible link to anatomy and ecology (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshihito Niimura
  • 学会等名: The 27th International KOGO Annual Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 哺乳類の化学感覚受容体とその関連遺伝子の分子進化：環境に応じて変化するゲノム (2018)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所研究会「理論分子進化学の新機軸」
  • 招待講演
• [図書] Major gene families in humans and their evolutionary history (2022)
  • 著者名/発表者名: Niimura Y
  • 総ページ数: 43
  • 出版者: Henry Stewart Talks
• [図書] ヒトゲノム事典 (2021)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: 一色出版
  • ISBN: 4910389121
• [図書] Mammalian Olfactory and Vomeronasal Receptor Families. in The Senses: A Comprehensive Reference (2nd Edition) Volume 3 (2020)
  • 著者名/発表者名: Niimura Y, Ihara S, Touhara K
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: Academic Press
  • ISBN: 9780128054086
• [図書] 嗅覚はどう進化してきたか──生き物たちの匂い世界 (2018)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 総ページ数: 160
  • 出版者: 岩波書店
  • ISBN: 9784000296786
• [備考] 嗅覚受容体遺伝子の比較が明らかにした霊長類嗅覚系の退化の要因
  • URL: https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2018/20180411-1.html
• [備考] 嗅覚受容体遺伝子の比較が明らかにした霊長類嗅覚系の退化の要因
  • URL: https://www.jst.go.jp/pr/announce/20180411/index.html
• [備考] Stop and smell the fruit
  • URL: https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/articles/a_00599.html