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発光メカニズム解明による全地球規模での発光生物フロンティア開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0199
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

三谷 恭雄  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ付 (10358103)

研究分担者 蟹江 秀星  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (10828304)
近江谷 克裕  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 招聘研究員 (20223951)
二橋 亮  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (50549889)
光田 展隆  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 副研究部門長 (80450667)
研究期間 (年度) 2018-10-09 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード生物発光 / ルシフェラーぜ / ルシフェリン / ゴカイ / 分子系統解析 / ウミホタル / ルシフェラーゼ / 発光生物 / 発光酵素
研究実績の概要

本研究では、世界に散在する発光生物について発光酵素遺伝子の取得等を通じて、その多様性を明らかにするとともに、発光機能獲得の意義に迫ろうとしている。2022年度までは、COVID-19の影響により、当初予定していた北米他の研究者らとの共同試料採取や実験実施が困難な状況が続いていた。2023年度には、ようやく海外渡航も可能な状況に戻りつつあったが、先方の研究者との調整がつかず、また、渡航費が想定以上に高騰していたこともあり、手元試料での解析を優先させた。そのため、引き続き、これまでに解析を進めてきた発光ゴカイの国内種やウミホタルルシフェラーゼの応用利用に向けた研究などを進めた。これまで難航していた国内種発光ゴカイ由来ルシフェラーゼについては、組換え発現系の構築に見通しがついたため、構造解析に向けた大量生産を進めている。また、ウミホタルの発光酵素について、国内種およびカリブ海地域の種を比較検討し、基質認識部位や活性部位の予測を行った。特に基質(ウミホタルルシフェリン)はイソロイシン由来と考えられる側鎖を持っているが、ルシフェラーゼによるS体とR体の認識が行われているかは不明であった。その理由は、これまではウミホタルルシフェリンのキラル分離を達成する手段がなかったことであった。本研究を通じて、キラル分離が可能となったため、それぞれに対する活性測定が可能となり、ルシフェラーゼによる基質認識の一端が明らかとなった。得られた結果をもとに、今後、カリブ海の種との比較など解析を進める。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本課題の中心的な位置付けとなる外国での共同研究先との合同フィールドワークが実施できていないという点において、想定より進捗が遅れていると考えられる。一方で、国内種を中心に解析を継続しており、結晶構造解析の準備も含め、想定以上の結果も得られつつある。

今後の研究の推進方策

ようやく本格的に海外渡航も可能な状況が整ってきたところであり、次年度に一部予算を繰り越したが、渡航費を捻出できるほどの額ではないため、次年度いっぱいで本課題のデータを精査し、論文執筆に進める。また、本課題で実施できなかった海外渡航も含め、別途、科研費等の申請を行い、研究推進の準備を進める。

報告書

(6件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 6件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] UCSB(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Federal University of ABC(ブラジル)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] UCSB(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Federal University of ABC(ブラジル)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] UCSB(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of California Santa Barbara(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] New York University, Abu Dhabi(アラブ首長国連邦)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] UCSB(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Bioluminescence of (R)-Cypridina Luciferin with Cypridina Luciferase2024

    • 著者名/発表者名
      Kanie Shusei、Wu Chun、Kihira Kiyohito、Yasuno Rie、Mitani Yasuo、Ohmiya Yoshihiro
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 25 号: 5 ページ: 2699-2699

    • DOI

      10.3390/ijms25052699

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genome analysis of Phrixothrix hirtus (Phengodidae) railroad worm shows the expansion of odorant-binding gene families and positive selection on morphogenesis and sex determination genes2023

    • 著者名/発表者名
      Amaral Danilo Trabuco、Mitani Yasuo、Bonatelli Isabel Aparecida Silva、Cerri Ricardo、Ohmiya Yoshihiro、Viviani Vadim Ravara
    • 雑誌名

      Gene

      巻: 850 ページ: 146917-146917

    • DOI

      10.1016/j.gene.2022.146917

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigating the diversity of bioluminescent marine worm Polycirrus (Annelida), with description of three new species from the Western Pacific2023

    • 著者名/発表者名
      Jimi Naoto、Bessho-Uehara Manabu、Nakamura Koji、Sakata Masahiko、Hayashi Taro、Kanie Shusei、Mitani Yasuo、Ohmiya Yoshihiro、Tsuyuki Aoi、Ota Yuzo、Woo Sau Pinn、Ogoh Katsunori
    • 雑誌名

      Royal Society Open Science

      巻: 10 号: 3 ページ: 230039-230039

    • DOI

      10.1098/rsos.230039

    • 関連する報告書
      2022 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] Potential use of Cypridina luciferin for quantifying alpha 1-acid glycoprotein in human serum2022

    • 著者名/発表者名
      Kanie Shusei、Mitani Yasuo
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 38 号: 12 ページ: 1555-1562

    • DOI

      10.1007/s44211-022-00191-7

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gene Cloning and Functional Analysis of the Luciferase from Luminous Syllids of the Genus Odontosyllis2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuno Rie、Mitani Yasuo、Ohmiya Yoshihiro
    • 雑誌名

      Bioluminescence: Methods and Protocols

      巻: 1 ページ: 3-15

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2453-1_1

    • ISBN
      9781071624524, 9781071624531
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Host-Dependent Producibility of Recombinant Cypridina noctiluca Luciferase With Glycosylation Defects2022

    • 著者名/発表者名
      Mitani Yasuo、Yasuno Rie、Kihira Kiyohito、Chung KwiMi、Mitsuda Nobutaka、Kanie Shusei、Tomioka Azusa、Kaji Hiroyuki、Ohmiya Yoshihiro
    • 雑誌名

      Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

      巻: 10

    • DOI

      10.3389/fbioe.2022.774786

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular insights into luminescence system of the pelagic shrimp <i>Lucensosergia lucens</i>2022

    • 著者名/発表者名
      Kanie Shusei、Komatsu Mami、Mitani Yasuo
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 86 号: 3 ページ: 368-373

    • DOI

      10.1093/bbb/zbac004

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Violet bioluminescent Polycirrus sp. (Annelida: Terebelliformia) discovered in the shallow coastal waters of the Noto Peninsula in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Kanie Shusei、Miura Daisuke、Jimi Naoto、Hayashi Taro、Nakamura Koji、Sakata Masahiko、Ogoh Katsunori、Ohmiya Yoshihiro、Mitani Yasuo
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-021-98105-6

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Selection, drift, and constraint in cypridinid luciferases and the diversification of bioluminescent signals in sea fireflies2021

    • 著者名/発表者名
      Hensley NM, Ellis EA, Leung NY, Coupart J, Mikhailovsky A, Taketa DA, Tessler M, Gruber DF, De Tomaso AW, Mitani Y, Rivers TJ, Gerrish GA, Torres E, Oakley TH.
    • 雑誌名

      Molecular Ecology

      巻: 30 ページ: 1864-1879

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanically Assisted Bioluminescence with Natural Luciferase2020

    • 著者名/発表者名
      Schramm Stefan、Al‐Handawi Marieh B.、Karothu Durga Prasad、Kurlevskaya Anastasiya、Commins Patrick、Mitani Yasuo、Wu Chun、Ohmiya Yoshihiro、Naumov Pan?e
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 号: 38 ページ: 16485-16489

    • DOI

      10.1002/anie.202007440

    • 関連する報告書
      2020 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] Luminescence of Cypridina Luciferin in the Presence of Human Plasma Alpha 1-Acid Glycoprotein2020

    • 著者名/発表者名
      Kanie Shusei、Komatsu Mami、Mitani Yasuo
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 21 号: 20 ページ: 7516-7516

    • DOI

      10.3390/ijms21207516

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Luciferase gene of a Caribbean fireworm (Syllidae) from Puerto Rico2019

    • 著者名/発表者名
      Mitani Yasuo、Yasuno Rie、Futahashi Ryo、Oakley Todd H.、Ohmiya Yoshihiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-019-49538-7

    • 関連する報告書
      2019 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] Novel application of Macrolampis sp2 firefly luciferase for intracellular pH-biosensing in mammalian cells2019

    • 著者名/発表者名
      Gabriel Gabriele Ver?nica de Mello、Yasuno Rie、Mitani Yasuo、Ohmiya Yoshihiro、Viviani Vadim Ravara
    • 雑誌名

      Photochemical & Photobiological Sciences

      巻: 印刷中 号: 5 ページ: 1212-1217

    • DOI

      10.1039/c8pp00573g

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Novel gene encoding a unique luciferase from the fireworm Odontsyllis undecimdonta2018

    • 著者名/発表者名
      Mitani Yasuo、Yasuno Rie、Isaka Minato、Mitsuda Nobutaka、Futahashi Ryo、Kamagata Yoichi、Ohmiya Yoshihiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 12789-12789

    • DOI

      10.1038/s41598-018-31086-1

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ヒトのα1-酸性糖タンパク質を利用したウミホタルルシフェリンの発光反応2023

    • 著者名/発表者名
      蟹江秀星、三谷恭雄
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトalpha1-酸性糖タンパク質が引き起こすウミホタルルシフェリンの発光2022

    • 著者名/発表者名
      蟹江秀星、三谷恭雄
    • 学会等名
      第64回天然有機化合物討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 新たな発光生物の探索とその発光分子機構解明への挑戦2021

    • 著者名/発表者名
      三谷 恭雄
    • 学会等名
      生物発光化学発光研究会第36回学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒト血漿由来の糖タンパク質存在下でのウミホタル由来物質の発光2021

    • 著者名/発表者名
      蟹江 秀星、三谷 恭雄
    • 学会等名
      第19回 産総研・産技連LS-BT合同研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Global scale diversity of a novel luciferase candidate gene from the genus Odontosyllis2018

    • 著者名/発表者名
      Mitani Y, Yasuno R, Oakley HT, Ohmiya Y
    • 学会等名
      ISBC 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of N-Glycosylation Deletions on Cypridina Luciferase Activity2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuno R, Mitani Y, Ohmiya Y
    • 学会等名
      ISBC 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] SUPERサイエンス 生物発光の謎を解く2021

    • 著者名/発表者名
      産業技術総合研究所 近江谷 克裕 三谷 恭雄
    • 総ページ数
      208
    • 出版者
      シーアンドアール研究所
    • ISBN
      9784863543515
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://www.aist.go.jp

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 産業技術総合研究所HP

    • URL

      https://www.aist.go.jp

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 産業技術総合研究所HP

    • URL

      https://www.aist.go.jp/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 産業技術総合研究所

    • URL

      https://www.aist.go.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 生物プロセス研究部門

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/bpri/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-10-12   更新日: 2024-12-25  

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