カイアシ類は多価不飽和脂肪酸の一次生産者として機能するか？

• 研究課題/領域番号: 19K15908
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分40040:水圏生命科学関連
• 研究機関: 東京海洋大学
• 研究代表者: 壁谷 尚樹 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (90758731)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: カイアシ / 多価不飽和脂肪酸 / EPA / DHA / 生合成 / 安定同位体 / 不飽和化酵素 / 鎖長延長酵素

研究開始時の研究の概要

カイアシ類（コペポーダ類）にはEPAやDHAといった様々な動物にとって生理的に重要な成分が豊富に含まれていることが知られている。カイアシが魚類の餌生物として非常に重要であることを考慮すると、これらカイアシ類がなぜEPAやDHAを豊富に含むのかを解明することは生態系を栄養学的な観点から理解する上で非常に重要である。そのため本研究では、カイアシ類のEPAやDHAの生合成能を解明することを目的としている。

研究成果の概要

小型の甲殻類であるカイアシ類が保持する多価不飽和脂肪酸（PUFA）の合成能を解析することで、カイアシ類がPUFAの一次生産者として機能し得るかを検討した。PUFAの中にはエイコサペンタエン酸（EPA）やドコサヘキサエン酸（DHA）など多くの動物にとって生理学的に必須な栄養素も含まれるが、EPAやDHAは現状そのほぼ全てが海洋由来である。従って、海洋におけるこれら栄養素の生産過程について明らかにすることは重要である。本研究では、カイアシ類の中でも特定の種において、EPAやDHAを含む様々なPUFAの高い合成能が確認され、一部のカイアシ種は海洋においてPUFAの生産者となり得ることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

EPAやDHAは人にとっても重要な栄養素であることが知られている。現状これら栄養素のほとんどは海洋由来であり、海洋生態系においてどのようにこれら栄養素が作り出されるのかを明らかにすることは、これら栄養素を今後持続的に得るために重要な基礎情報となる。これまで、EPAやDHAは基本的に微細藻類などによって合成され、食物連鎖の過程で高次の消費者に蓄積されていくと考えられてきた。本研究では、小型甲殻類であるカイアシの一種から微細藻類と同等のEPAやDHAの生合成経路を有する種を見出した。このことは、海洋におけるEPAやDHAの生産について大幅な見直しが必要であることを示している。

研究成果

• [国際共同研究] Instituto de Acuicultura Torre de la Sal(スペイン)
• [国際共同研究] Instituto de Acuicultura Torre de la Sal(スペイン)
• [国際共同研究] Instituto de Acuicultura Torre de la Sal(スペイン)
• [雑誌論文] Expression of long-chain polyunsaturated fatty acids biosynthesis genes during the early life-cycle stages of the tropical gar Atractosteus tropicus (2021)
  • 著者名/発表者名: De la Cruz-Alvarado Fanny Janet、Alvarez-Gonzalez Carlos A.、Llera-Herrera Raul、Monroig Oscar、Kabeya Naoki、Rodriguez-Morales Sergio、Concha-Frias Bartolo、Guerrero-Zarate Rocio、Jimenez-Martinez Luis D.、Pena-Marin Emyr Saul
  • 雑誌名: Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology 巻: 256 ページ: 110628-110628
  • DOI: 10.1016/j.cbpb.2021.110628
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The evolutionary ecology of fatty‐acid variation: Implications for consumer adaptation and diversification (2021)
  • 著者名/発表者名: Twining Cornelia W.、Bernhardt Joey R.、Derry Alison M.、Hudson Cameron M.、Ishikawa Asano、Kabeya Naoki、Kainz Martin J.、Kitano Jun、Kowarik Carmen、Ladd Sarah Nemiah、Leal Miguel C.、Scharnweber Kristin、Shipley Jeremy R.、Matthews Blake
  • 雑誌名: Ecology Letters 巻: 24 号: 8 ページ: 1709-1731
  • DOI: 10.1111/ele.13771
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A complete enzymatic capacity for biosynthesis of docosahexaenoic acid (DHA, 22 : 6n?3) exists in the marine Harpacticoida copepod Tigriopus californicus (2021)
  • 著者名/発表者名: Kabeya Naoki、Ogino Masanari、Ushio Hideki、Haga Yutaka、Satoh Shuichi、Navarro Juan C.、Monroig Oscar
  • 雑誌名: Open Biology 巻: 11 号: 4 ページ: 200402-200402
  • DOI: 10.1098/rsob.200402
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biosynthesis of Long-Chain Polyunsaturated Fatty Acids in Marine Gammarids: Molecular Cloning and Functional Characterisation of Three Fatty Acyl Elongases (2021)
  • 著者名/発表者名: Ribes-Navarro Alberto、Navarro Juan C.、Hontoria Francisco、Kabeya Naoki、Standal Inger B.、Evjemo Jan O.、Monroig Oscar
  • 雑誌名: Marine Drugs 巻: 19 号: 4 ページ: 226-226
  • DOI: 10.3390/md19040226
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Polyunsaturated fatty acid metabolism in three fish species with different trophic level (2021)
  • 著者名/発表者名: Galindo A.、Garrido D.、Monroig O.、Perez J.A.、Betancor M.B.、Acosta N.G.、Kabeya N.、Marrero M.A.、Bolanos A.、Rodriguez C.
  • 雑誌名: Aquaculture 巻: 530 ページ: 735761-735761
  • DOI: 10.1016/j.aquaculture.2020.735761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interactive effect of dietary fish oil and pyrimidine nucleotide supplementation on the fatty acid composition of juvenile rainbow trout Oncorhynchus mykiss : Enhancement of ARA and DHA contents in the fillet of fish fed‐supplemented diet (2021)
  • 著者名/発表者名: Ridwanudin Asep、Kasuya Hitaka、Haga Yutaka、Kabeya Naoki、Satoh Shuichi
  • 雑誌名: Aquaculture Research 巻: - 号: 10 ページ: 4934-4945
  • DOI: 10.1111/are.15327
  • 査読あり
• [雑誌論文] Taurine synthesis via the cysteic acid pathway: effect of dietary cysteic acid on growth, body taurine content, and gene expression of taurine-synthesizing enzymes, growth hormone, and insulin-like growth factor 1 in Japanese flounder Paralichthys olivaceus (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Kohei、Gonzales-Plasus Marina Mojena、Ushigusa-Ito Tomoko、Masuda Reiji、Kabeya Naoki、Kondo Hidehiro、Hirono Ikuo、Satoh Shuichi、Haga Yutaka
  • 雑誌名: Fisheries Science 巻: 87 号: 3 ページ: 353-363
  • DOI: 10.1007/s12562-021-01500-1
  • NAID: 40022567910
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flatfishes colonised freshwater environments by acquisition of various DHA biosynthetic pathways (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Yoshiyuki、Miyoshi Kaho、Kabeya Naoki、Sanada Shuwa、Yazawa Ryosuke、Haga Yutaka、Satoh Shuichi、Yamamoto Yoji、Str?ssmann Carlos Augusto、Luckenbach John Adam、Yoshizaki Goro
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 3 号: 1 ページ: 516-516
  • DOI: 10.1038/s42003-020-01242-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lipid metabolism in Tinca tinca and its n-3 LC-PUFA biosynthesis capacity (2020)
  • 著者名/発表者名: Garrido D.、Monroig O.、Galindo A.、Betancor M.B.、Perez J.A.、Kabeya N.、Marrero M.、Rodriguez C.
  • 雑誌名: Aquaculture 巻: 523 ページ: 735147-735147
  • DOI: 10.1016/j.aquaculture.2020.735147
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Unique fatty acid desaturase capacities uncovered in Hediste diversicolor illustrate the roles of aquatic invertebrates in trophic upgrading (2020)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kabeya, Ibrahim Gur, Angela, Jan Ove Evjemo, Arne M. Malzahn, Francisco Hontoria, Juan C. Navarro, Oscar Monroig
  • 雑誌名: Philosophical Transactions of the Royal Society B 巻: 375 号: 1804 ページ: 20190654-20190654
  • DOI: 10.1098/rstb.2019.0654
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 水産動物の長鎖多価不飽和脂肪酸生合成酵素の多様性とその利用 (2019)
  • 著者名/発表者名: KABEYA NAOKI
  • 雑誌名: 日本水産学会誌 巻: 85 号: 4 ページ: 386-389
  • DOI: 10.2331/suisan.WA2653
  • NAID: 130007685233
  • ISSN: 0021-5392, 1349-998X
  • 年月日: 2019-07-15
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional diversification of teleost Fads2 fatty acyl desaturases occurs independently of the trophic level (2019)
  • 著者名/発表者名: Garrido Diego、Kabeya Naoki、Betancor Monica B.、Perez Jose A.、Acosta N. Guadalupe、Tocher Douglas R.、Rodriguez Covadonga、Monroig Oscar
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 11199-11199
  • DOI: 10.1038/s41598-019-47709-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A key metabolic gene for recurrent freshwater colonization and radiation in fishes (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Asano, Kabeya Naoki, Ikeya Koki, Kakioka Ryo, Cech Jennifer N., Osada Naoki, Leal Miguel C., Inoue Jun, Kume Manabu, Toyoda Atsushi, Tezuka Ayumi, Nagano Atsushi J., Yamasaki Yo Y., Suzuki Yuto, Kokita Tomoyuki, Takahashi Hiroshi et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 364 号: 6443 ページ: 886-889
  • DOI: 10.1126/science.aau5656
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional characterisation of two Δ12-desaturases demonstrates targeted production of linoleic acid as pheromone precursor in Nasonia (2019)
  • 著者名/発表者名: Florian Semmelmann, Naoki Kabeya, Miriama Malcicka, Astrid Bruckmann, Bastian Broschwitz, Kristina Straub, Rainer Merkl, Oscar Monroig, Reinhard Sterner, Joachim Ruther, Jacintha Ellers
  • 雑誌名: The Journal of Experimental Biology 巻: 印刷中
  • DOI: 10.1242/jeb.201038
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Methyl-end desaturases with ?12 and ω3 regioselectivities enable the de novo PUFA biosynthesis in the cephalopod Octopus vulgaris (2019)
  • 著者名/発表者名: Diego Garrido, Naoki Kabeya, Francisco Hontoria, Juan C Navarro, Diana B Reis, M Virginia Martin, Covadonga Rodriguez, Eduardo Almansa, Oscar Monroig
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids 巻: 1864 号: 8 ページ: 1134-1144
  • DOI: 10.1016/j.bbalip.2019.04.012
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Develop non-fish meal and non-fish oil grow-out diet for Asian seabass (Lates calcarifer). (2022)
  • 著者名/発表者名: Chainark, P., Obtian, J., Yuttayong, D., Kabeya, N., Haga, Y., Satoh, S.
  • 学会等名: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Purine nucleotide affects fatty acid profile of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) through regulation of srebp-1 in the liver and its downstream factors such as fatty acid desaturase and elongase. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tansutaphanit, S., Haga, Y., Kabeya, N., Kondo, H., Hirono, I., Satoh, S.
  • 学会等名: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Does enzyme complex treatment improve feed performance of rice protein concentrate-based low fishmeal diet for rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) ? (2022)
  • 著者名/発表者名: Yaman, G., Ueda, S., Takino, T., Kabeya, N., Haga, Y., Satoh, S.
  • 学会等名: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Cysteic acid pathway: Biosynthesis of taurine in Japanese flounder, Paralichthys olivaceus. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, K., Gonzales-Plasus, M.M., Masuda, R., Kondo, H., Hirono, I., Kabeya, N., Satoh, S., Haga, Y.
  • 学会等名: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Kabeya, N., Haga, Y., Satoh, S. Biosynthesis of long-chain polyunsaturated fatty acids in an amphidromous fish, ayu sweetfish Plecoglossus altivelis: Functional characterisation of fatty acid desaturase and elongase. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kabeya, N., Haga, Y., Satoh, S.
  • 学会等名: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Freshwater colonization of three flatfish families is underpinned by functional plasticity of fatty acid desaturase enabling DHA biosynthesis. (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsushita, Y., Kabeya, N., Chiba, M., Yazawa, R., Luckenbach, J.A., Yoshizaki, G.
  • 学会等名: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of yellow mealworm, (Tenebrio molitor) as a partial replacement of plant-based ingredients in the non-fish meal diets for red sea bream (Pagrus major). (2022)
  • 著者名/発表者名: Seong, T., Feng, S., Kabeya, N., Haga, Y., Satoh, S.
  • 学会等名: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Biosynthesis of taurine in fish. (2022)
  • 著者名/発表者名: Haga, Y., Ushigusa-Itoh, T., Nakamura, K., Watanabe, R., Kabeya, N., Kondo, H., Hirono, I., Satoh, S.
  • 学会等名: International Symposium on Fish Nutrition and Feeding 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Can Artemia produce essential fatty acids? Roles of elongases in the biosynthesis of long-chain polyunsaturated fatty acids (2021)
  • 著者名/発表者名: Marc Ramos-Llorens, Alberto Ribes-Navarro, Juan Carlos Navarro, Francisco Hontoria, Naoki Kabeya, Oscar Monroig
  • 学会等名: Aquaculture Europe 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Investigating the biosynthesis of long-chain polyunsaturated fatty acids in marine gammarids (2021)
  • 著者名/発表者名: Alberto Ribes-Navarro, Juan C. Navarro, Francisco Hontoria, Naoki Kabeya, Inger B. Standal, Jan O. Evjemo, Oscar Monroig
  • 学会等名: Aquaculture Europe 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular cloning and functional characterisation of three fatty acyl elongases from the marine gammarid Echinogammarus marinus. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ribes-Navarro, A., Navarro, J.C., Hontoria, F., Kabeya, N., Standal, I.B., Evjemo, J.O., Monroig O.
  • 学会等名: Lipids in the Ocean, 2nd Edition
  • 国際学会
• [学会発表] 多毛類イシイソゴカイ Perinereis wilsoniより単離した多価不飽和脂肪酸生合成酵素の機能解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 末澤道宏, 壁谷尚樹, 一ノ瀬智士, 小南友里, 芳賀穣, 潮秀樹, 佐藤秀一
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 甲殻類ヨコエビの一種 Melita sp.より単離した脂肪酸鎖長延長酵素の機能解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中野陽, 壁谷尚樹, 一ノ瀬智士, 小南友里, 芳賀穣, 潮秀樹, 佐藤秀一
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ヨコエビ・ゴカイ類における多価不飽和脂肪酸（PUFA）生合成酵素遺伝子の探索 (2021)
  • 著者名/発表者名: 一ノ瀬智士, 小南友里, 潮秀樹, 中野陽, 末澤道宏, 壁谷尚樹, 芳賀穣, 佐藤秀一
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Effects of fishmeal replacement with an enzyme complex-treated rice protein concentrate on growth performance and feed utilization of rainbow trout. (2021)
  • 著者名/発表者名: Gunes Yaman, Shinya Ueda, Tadashi Takino, Naoki Kabeya, Shuichi Satoh, Yutaka Haga
  • 学会等名: 令和3年度日本水産学会秋季大会
• [学会発表] 新規EPA・DHA供給源の探索：①ヨコエビ類の利用性検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中野陽, 壁谷尚樹, 一ノ瀬智士, 小南友里, 芳賀穣, 潮秀樹, 佐藤秀一
  • 学会等名: 令和3年度日本水産学会秋季大会
• [学会発表] 新規EPA・DHA供給源の探索：②ゴカイ類の利用性検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 末澤道宏, 壁谷尚樹, 一ノ瀬智士, 小南友里, 芳賀穣, 潮秀樹, 佐藤秀一
  • 学会等名: 令和3年度日本水産学会秋季大会
• [学会発表] 海産ハルパクチクス目カイアシ Tigriopus californicus におけるDHA生合成経路の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 壁谷尚樹, 荻野将成, 潮秀樹, 芳賀穣, 佐藤秀一, Navarro, J.C., Monroig, O
  • 学会等名: 令和3年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] Methyl-end desaturases in the common ragworm demonstrate unique activities enabling the production of various omega-3 polyunsaturated fatty acids via multiple pathways (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kabeya, Ibrahim Gur, Angela Oboh, Jan O. Evjemo, Arne M. Malzahn, Francisco Hontoria, Juan C. Navarro, Oscar Monroig
  • 学会等名: ISSFAL 2021 VIRTUAL CONGRESS
  • 国際学会
• [学会発表] 海産肉食性回遊魚であるサンマは完全なDHA合成経路をもつ (2020)
  • 著者名/発表者名: 松下芳之, 川村亘, 壁谷尚樹, 矢澤良輔, 吉崎悟朗
  • 学会等名: 日本水産学会大会
• [学会発表] 植物性飼料原料の栄養価改善に及ぼすエクストルージョン温度条件の影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: SANTIZO-TAAN R., KABEYA N., HAGA Y., SATOH S.
  • 学会等名: 日本水産学会大会
• [学会発表] ニジマスOncorhynchus mykiss幼魚の成長と脂肪酸代謝におよぼす低魚粉と魚油を基にした餌料へのプリンおよびヌクレオチド補給の影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: RIDWANUDIN Asep, KABEYA Naoki, HAGA Yutaka, SATOH Shuichi
  • 学会等名: 日本水産学会大会
• [学会発表] Metabolismo lipidico de la tenca (Tinca tinca): Estudio de la capacidad de biosintesis de omega-3 LC-PUFA (2019)
  • 著者名/発表者名: Garrido D, Monroig O, Betancor MB, Perez JA, Kabeya N, Giraldez I, Marrero M, Rodriguez C
  • 学会等名: XVII Congreso Nacional de Acuicultura
• [学会発表] Genes for de novo EPA and DHA biosynthesis are present in the harpacticoid copepod Tigriopus californicus (2019)
  • 著者名/発表者名: Kabeya N, Monroig O, Ushio H
  • 学会等名: Marine Biotechnology Conference 2019
  • 国際学会
• [備考] Naoki KABEYA
  • URL: https://sites.google.com/view/naoki-kabeya/