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 (2021-2023); 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: 完了 (2023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 / ゲノム進化 / 嗅覚 / フェロモン / 哺乳類 / 霊長類 / 分子進化 / 多型 / 苦味受容体 / 哺乳類の進化

研究成果の概要

多くの動物にとって、嗅覚は生存に必須の感覚である。嗅覚受容は環境中の匂い分子が嗅覚受容体（OR）に結合することにより始まる。OR遺伝子は哺乳類最大の遺伝子ファミリーを形成している。本課題では、環境変化に対してゲノムがどのように応答するかを明らかにすることを目的として、多様な哺乳類のゲノムデータを用いて解析を行った。オーソログ遺伝子群を同定することで、特定の環境要因に応答するOR遺伝子を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題では、主として以下の2点を明らかにし、論文として国際誌に発表した。（１）24種の多様な霊長類のOR遺伝子をオーソログ遺伝子群を用いて解析し、OR機能遺伝子数の差異は、鼻の形態および食性の違いによって説明されることを示した。特に、果実食の霊長類は嗅覚に優れ、葉食の霊長類は嗅覚が劣ることがわかった。（２）齧歯類の性フェロモンであるESP遺伝子ファミリーの起源と進化についての解析を行った。その結果、ESP遺伝子が、血中のヘモグロビンをコードする遺伝子に由来することを明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] パラナ連邦大学(ブラジル)
• [国際共同研究] ガーナ大学(ガーナ)
• [国際共同研究] Waltham Petcare Institute(英国)
• [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] Synchronized Expansion and Contraction of Olfactory, Vomeronasal, and Taste Receptor Gene Families in Hystricomorph Rodents (2024)
  • 著者名/発表者名: Yoshihito Niimura, Bhim B Biswa, Takushi Kishida, Atsushi Toyoda, Kazumichi Fujiwara, Masato Ito, Kazushige Touhara, Miho Inoue-Murayama, Scott H Jenkins, Christopher Adenyo, Boniface B Kayang, Tsuyoshi Koide
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 41 号: 4
  • DOI: 10.1093/molbev/msae071
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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] 香りを感じるメカニズム (2023)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 雑誌名: CONSMETIC STAGE 巻: 17 ページ: 27-33
• [雑誌論文] フェロモン遺伝子の進化―血と毒から異性を誘惑するフェロモンができた!? (2023)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 雑誌名: 科学 巻: 93 ページ: 402-407
• [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] Evolutionary dynamics of chemosensory receptor genes in Afrotheria (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤優海、新村芳人
  • 学会等名: 日本進化学会第25回大会
  • 国際学会
• [学会発表] Birth-and-death evolution と嗅覚受容体遺伝子 (2023)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 学会等名: 日本進化学会第25回大会
  • 招待講演
• [学会発表] イヌの化学感覚受容体遺伝子における多型解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 井上日湧河、Gibbs Matthew、Scott McGrane、新村芳人
  • 学会等名: 日本味と匂学会第57回大会
• [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] 霊長類学の百科事典 (2023)
  • 著者名/発表者名: 新村芳人
  • 総ページ数: 716
  • 出版者: 丸善出版
  • ISBN: 4621308041
• [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