| 研究課題/領域番号 |
21K15144
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分45020:進化生物学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
別所 学 (別所ー上原学) 名古屋大学, 高等研究院(理), 特任助教 (80880434)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | キンメモドキ / トランスクリプトーム解析 / 盗タンパク質 / 生物発光 / ルシフェラーゼ / ウミホタル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ユニークな形質を持つ生物は、それらが独自の遺伝子をゲノム中に獲得することで進化したと考えられてきた。ところが、発光魚キンメモドキは、発光に必要な酵素遺伝子をゲノム中に持たず、餌であるウミホタルから発光酵素(ルシフェラーゼ)を獲得していることが、 申請者の研究により明らかとなった。「餌由来のタンパク質が消化されずに特定の器官の細胞に取り込まれ、さらに、本来の酵素機能が保持される」現象（盗タンパク質現象）の取込みの分子・細胞生物学的メカニズムおよび進化的起源は未知である。本研究では、キンメモドキにおいて餌由来タンパク質を細胞内に取込む仕組みの解明 と本現象がみられる新たな生物種の発見を目指す。
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| 研究実績の概要 |
発光魚キンメモドキParapriacanthus ransonnetiは、トガリウミホタルCypridina noctilucaのルシフェラーゼタンパク質を発光器に取り込むが、その動態は不明である。また、免疫組織化学による染色像より発光細胞の細胞質にルシフェラーゼが存在することから、膜介在性の取り込み機構などによりルシフェラーゼが取り込まれていると予想される。すなわち、膜に局在するトガリウミホタルルシフェラーゼ受容体の存在を想定して、これを同定することを目指す。
前年度に引き続き、新型コロナウィルス感染症の流行のため、研究が中断されてしまい継続した研究時間の確保が難しく飼育実験を継続することが困難であった。そこで、インフォマティクス解析を導入し、比較トランスクリプトーム解析を行い、発光器特異的な遺伝子の探索を行った。さらに前年度より得られた組織学観察をさらに発展させ、電子顕微鏡像の取得を行った。さらに、上記インフォマティクス解析から得られた知見を免疫組織化学により裏付けをとることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
本年度は、前年度の推進方策をうけて、比較トランスクリプトーム解析を進めた。キンメモドキにおけるルシフェラーゼ受容体を、組織間の遺伝子発現変動からscreening解析するために、発光組織と非発光組織からTRIzol reagent を用いて高品質なTotal RNAを取得した。これらをIllumina社次世代シーケンサーを用いてショートリードを大量に取得した。キンメモドキはゲノム情報が整備されていないので、de novo transcriptome assemblyをTrinityを用いてあらたに遺伝子モデルを構築した。得られた遺伝子モデルを参照配列として、それぞれの組織から得られた生リードをマッピングおよびカウンティングすることで、遺伝子発現量を定量した。さらに、GoSeqやEggNOGG Mapperを用いたGene ontology解析を行い、Enrichimentされている遺伝子を解析した。これらの解析から、有力な受容体遺伝子を特定することができた。しかし、当該遺伝子は非常に長く、ショートーリードを用いた遺伝子予測では全長を復元推定することができなかった。ゲノム解読やロングリードを用いた解析の必要性が示唆された。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究の推進方策として、まずゲノム解読の促進とロングリードシーケンシング技術の導入を行い、キンメモドキのゲノム情報を整備し、特定された受容体遺伝子の全長情報を得ることが重要である。さらに、前年度に引き続き組織形態学の理解を深める。具体的には、光学顕微鏡や電子顕微鏡を用いて発光器の詳細な組織学的な観察を行い、発光組織の特徴を理解する。さらに、上記およびこれまでのインフォマティクス解析やや受容体遺伝子の発現パターンとの関連性を明らかにすることで、発光制御機構の解明に向けて新たな知見が得る。
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