マルチオミクス解析によるクマムシの乾燥耐性・極限環境耐性分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 22681029
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ゲノム生物学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 荒川 和晴 慶應義塾大学, 政策・メディア研究科, 特任講師 (40453550)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円); 2013年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2011年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2010年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: メタボローム / システム生物学 / プロテオーム / 乾眠 / クマムシ / クリプトビオシス / マルチオミクス / バイオインフォマティクス / トランスクリプトーム / 乾燥耐性 / ヨコヅナクマムシ / Hypsibius dujardini / CE-MS / LC-MS / 極限環境

研究概要

陸生のクマムシの多くは周囲の環境の乾燥により、ほぼ完全な脱水を伴って生命活動を可逆的停止する「乾眠」という機構を持つが、その分子機構は未だ明らかではない。そこで、本研究ではヨコヅナクマムシ乾眠前後の主にメタボロームとリン酸化プロテオームによるマルチオミクスにより、有意に変動を示す鍵分子を特定すると共に、その制御機構を解析した。結果、CE-TOFMSとLC-TOFMSを組み合わせたメタボロミクスにより、主に酸化ストレス応答や抗浸透圧ストレス関連の分子の変動がみられ、それらを合成・分解する経路の多くが乾眠時にリン酸化されていることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Comparative metabolomics of anhydrobiosis in tardigrade Ramazzottius varieornatus (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa
  • 雑誌名: Journal of Japanese Society for Extremophiles 巻: Vol.11 ページ: 75-82
  • NAID: 40019593227
• [雑誌論文] Merging Multiple Omics Datasets In Silico: Statistical Analyses and Data Interpretation (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa, Masaru Tomita
  • 雑誌名: Methods Mol. Biol 巻: Vol.985 ページ: 459-470
• [雑誌論文] GEMBASSY: an EMBOSS Associated Software Package for Comprehensive Genome Analyses (2013)
  • 著者名/発表者名: Hidetoshi Itaya, Kazuki Oshita, Kazuharu Arakawa, Masaru Tomita
  • 雑誌名: Source Code for Biology and Medicine 巻: Vol.8 ページ: 17-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of DNA Repair and Protection in the Tardigrade Ramazzottius varieornatus and Hypsibius dujardini after Exposure to UVC Radiation (2013)
  • 著者名/発表者名: Daiki D. Horikawa, John Cumbers, Iori Sakakibara, Dana Rogoff, Stefan Leuko, Raechel Harnoto, Kazuharu Arakawa, Toshiaki Katayama, Takekazu Kunieda, Atsushi Toyoda, Asao Fujiyama, Lynn J. Rothschild
  • 雑誌名: PLoS One 巻: Vol.8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of DNA Repair and Protection in the Tardigrade Ramazzottius varieornatus and Hypsibius dujardini after Exposure to UVC Radiation (2013)
  • 著者名/発表者名: Horikawa DD, Cumbers J, Sakakibara I, Rogoff D, Leuko S, Harnoto R, Arakawa K, Katayama T, Kunieda T, Toyoda A, Fujiyama A, Rothschild LJ
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 6 ページ: e64793-e64793
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0064793
  • 査読あり
• [雑誌論文] GEMBASSY: an EMBOSS Associated Software Package for Comprehensive Genome Analyses (2013)
  • 著者名/発表者名: Itaya H, Oshita K, Arakawa K, Tomita M
  • 雑誌名: Source Code for Biology and Medicine 巻: 8 号: 1 ページ: 17-17
  • DOI: 10.1186/1751-0473-8-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative metabolomics of anhydrobiosis in tardigrade Ramazzottius varieornatus (2013)
  • 著者名/発表者名: Arakawa K
  • 雑誌名: Journal of Japanese Society for Extremophiles 巻: 11 ページ: 75-82
  • NAID: 40019593227
• [雑誌論文] Two families of novel abundant heat-soluble proteins in an anhydrobiotic tardigrade (2012)
  • 著者名/発表者名: Ayami Yamaguchi, Sae Tanaka, Shiho Yamaguchi, Hirokazu Kuwahara, Chizuko Takamura, Shinobu Ohmi, Daiki D. Horikawa, Atsushi Toyoda, Toshiaki Katayama, Kazuharu Arakawa, Asao Fujiyama, Takeo Kubo, Takekazu Kunieda
  • 雑誌名: PLoS One 巻: Vol.7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two Novel Heat-Soluble Protein Families Abundantly Expressed in an Anhydrobiotic Tardigrade (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi A, Tanaka S, Yamaguchi S, Kuwahara H, Takamura C, Imajoh-Ohmi S, Horikawa DD, Toyoda A, Katayama T, Arakawa K, Fujiyama A, Kubo T and Kunieda T
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 号: 8 ページ: e44209-e44209
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0044209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolic flux analysis and visualization (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Toya, Nobuaki Kono, Kazuharu Arakawa, Masaru Tomita
  • 雑誌名: Journal of Proteome Research 巻: Vol.10 ページ: 3313-3323
  • 査読あり
• [雑誌論文] KBWS: an EMBOSS associated package for accessing bioinformatics web services (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Oshita, Kazuharu Arakawa, Masaru Tomita
  • 雑誌名: Source Code for Biology and Medicine 巻: Vol.6 ページ: 8-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] KBWS : an EMBOSS associated package for accessing bioinformatics web services (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Oshita
  • 雑誌名: Source Code for Biology and Medicine 巻: 6 号: 1 ページ: 8-8
  • DOI: 10.1186/1751-0473-6-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metabolic flux analysis and visualization (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Toya
  • 雑誌名: Journal of Proteome Research 巻: 10 号: 8 ページ: 3313-3323
  • DOI: 10.1021/pr2002885
  • 査読あり
• [雑誌論文] G-language Genome Analysis Environment with REST and SOAP Web Service Interfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa, Nobuhiro Kido, Kazuki Oshita, Masaru Tomita
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: Vol.48
  • 査読あり
• [雑誌論文] G-language Genome Analysis Environment with REST and SOAP Web Service Interfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 45
  • 査読あり
• [学会発表] クマムシにおける乾眠の早さの違いはどこからうまれるのか (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 生命情報科学若手の会 第五回研究会
  • 発表場所: 口頭
  • 年月日: 2014-02-17
• [学会発表] クマムシにおける乾眠の早さの違いはどこからうまれるのか (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 生命情報科学若手の会 第五回研究会
  • 発表場所: 新倹見川
• [学会発表] 生命活動のサスペンド&レジュームを可能にするクマムシ乾眠の分子機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 東海大学 医学部 基礎医学系 分子生命科学 情報生物医学研究室セミナー
  • 発表場所: 伊勢原
  • 招待講演
• [学会発表] 生命活動はどのように始まり, そしてどのように止まるか - クマムシ乾眠機構からのアプローチ (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 定量生物学の会 第六回年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-11-24
• [学会発表] Molecular mechanisms of cryptobiosis in tardigrade Ramazzottius varieornatus - the third state between life and death (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa
  • 学会等名: 7th AYRCOB
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-09-10
• [学会発表] Multi-Omics Study of Tardigrade Ramazzottius Varieornatus Reveals Dynamic Metabolic Response During Anhydrobiosis (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa, Ito T, Kunieda T, Horikawa D, Soga T, Tomita M
  • 学会等名: Plant & Animal Genome Asia 2013
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2013-03-18
• [学会発表] ヨコヅナクマムシはどのようにして生と死のはざまを生きるか (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 生命情報科学若手の会 第四回研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2013-03-01
• [学会発表] 生命活動はどのように始まり, そしてどのように止まるか - ヨコヅナクマムシ乾眠機構からのアプローチ (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 定量オミックスワークショップ
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-01-22
• [学会発表] 生命活動のサスペンド＆レジュームを可能にするクマムシ乾眠の分子機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: JAMSTEC BIOGEOS領域セミナー
  • 発表場所: 横須賀
  • 招待講演
• [学会発表] 生命活動はどのように始まり、そしてどのように止まるか - クマムシ乾眠機構からのアプローチ (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 定量生物学の会 第六回年会
  • 発表場所: 大阪
  • 招待講演
• [学会発表] クマムシにおける乾眠の早さの違いはどこからうまれるのか (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴, 冨田勝
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 微量サンプルシーケンスで切り拓く微小な非モデル生物の分子生物学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: NGS現場の会 第三回研究会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] De novo transcriptome sequencing and assembly of tardigrade species from ultra low input mRNA-Seq (2013)
  • 著者名/発表者名: Arakawa K, Tomita M
  • 学会等名: ISMB/ECCB 2013
  • 発表場所: ベルリン
• [学会発表] Metabolomics of tardigrade Ramazzottius varieornatus reveals dynamic metabolic response during anhydrobiosis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa, Ito T, Kunieda T, Horikawa D, Soga T, Tomita M
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] Metabolomics of tardigrade Ramazzottius varieornatus reveals dynamic metabolic response during anhydrobiosis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa, Ito T, Kunieda T, Horikawa D, Soga T, Tomita M
  • 学会等名: JST-BBSRC Workshop on Systems Redox Regulation
  • 発表場所: 鶴岡
  • 年月日: 2012-10-25
• [学会発表] 生命活動とは何か ー 生命と非生命の境界線を探る (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 4 会合同シンポジウム「これからの生命科学を考える」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] Multi-omics study of the molecular mechanisms of extremo-tolerance in tardigrade Ramazzottius varieornatus (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa
  • 学会等名: 日本微生物生態学会
  • 発表場所: 豊橋
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Metabolomics of tardigrade Ramazzottius varieornatus reveals dynamic metabolic response during anhydrobiosis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa, Ito T, Kunieda T, Horikawa D, Soga T, Tomita M
  • 学会等名: 12th International Symposium on Tardigrada
  • 発表場所: Portugal
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] ヨコヅナクマムシ乾眠機構のメタボローム解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 極限環境生物学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-06-23
• [学会発表] Metabolomics of tardigrade Ramazzottius varieornatus reveals dynamic metabolic response during anhydrobiosis (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa, Ito T, Kunieda T, Horikawa D, Soga T, Tomita M
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] ヨコヅナクマムシのマルチオミクス解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 生命情報科学若手の会第3回研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2011-10-16
• [学会発表] ヨコヅナクマムシのマルチオミクス解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 生命情報科学若手の会第三回研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2011-10-16
• [学会発表] ヨコヅナクマムシのマルチオミクス解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 生命情報科学若手の会沖縄セミナー
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-09-03
• [学会発表] ヨコヅナクマムシゲノムの構造・機能アノテーションにおけるmRNA-Seqデータの活用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: NGS現場の会第一回研究会
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2011-05-19
• [学会発表] G-language System : an ecosystem of bioinformatics suites (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] G-language Bookmarklet : a gateway for Semantic Web, Linked Data, and Web Services (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa
  • 学会等名: European Conference on Computational Biology
  • 発表場所: ゲント、ベルギー
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] Pathway Projector : web-based zoomable pathway browser using KEGG Atlas and Google Maps API (2010)
  • 著者名/発表者名: Nobuaki Kono
  • 学会等名: European Conference on Computational Biology
  • 発表場所: ゲント、ベルギー
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] G-language Bookmarklet : a gateway for Semantic Web, Linked Data, and Web Services (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa
  • 学会等名: Intelligent Systems for Molecular Biology
  • 発表場所: ボストン、アメリカ
  • 年月日: 2010-07-12
• [学会発表] G-language Bookmarklet : a gateway for Semantic Web, Linked Data, and Web Services (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Arakawa
  • 学会等名: Bioinformatics Open Source Conference
  • 発表場所: ボストン、アメリカ
  • 年月日: 2010-07-09
• [学会発表] Multi-Omics Study of Tardigrade Ramazzottius Varieornatus Reveals Dynamic Metabolic Response During Anhydrobiosis
  • 著者名/発表者名: Arakawa K
  • 学会等名: Plant & Animal Genome Asia 2013
  • 発表場所: シンガポール
  • 招待講演
• [学会発表] Metabolomics of tardigrade Ramazzottius varieornatus reveals dynamic metabolic response during anhydrobiosis
  • 著者名/発表者名: Arakawa K
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Metabolomics of tardigrade Ramazzottius varieornatus reveals dynamic metabolic response during anhydrobiosis
  • 著者名/発表者名: Arakawa K
  • 学会等名: JST-BBSRC Workshop on Systems Redox Regulation
  • 発表場所: 鶴岡
• [学会発表] 生命活動とは何か ー 生命と非生命の境界線を探る
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 4会合同シンポジウム「これからの生命科学を考える」
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Multi-omics study of the molecular mechanisms of extremo-tolerance in tardigrade Ramazzottius varieornatus
  • 著者名/発表者名: Arakawa K
  • 学会等名: 日本微生物生態学会
  • 発表場所: 豊橋
• [学会発表] Metabolomics of tardigrade Ramazzottius varieornatus reveals dynamic metabolic response during anhydrobiosis
  • 著者名/発表者名: Arakawa K
  • 学会等名: 12th International Symposium on Tardigrada
  • 発表場所: ポルトガル
• [学会発表] ヨコヅナクマムシはどのようにして生と死のはざまを生きるか
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 山口大学理学部附属生命パスウェイ解析センター講演会
  • 発表場所: 山口
  • 招待講演
• [学会発表] 生命活動はどのように始まり、そしてどのように止まるか - ヨコヅナクマムシ乾眠機構からのアプローチ
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: 定量オミックスワークショップ
  • 発表場所: 大阪
  • 招待講演
• [学会発表] ヨコヅナクマムシ極限環境耐性のマルチオミクス解析
  • 著者名/発表者名: 荒川和晴
  • 学会等名: インシリコ・メガバンク研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 招待講演
• [学会発表] Metabolomics of tardigrade Ramazzottius varieornatus reveals dynamic metabolic response during anhydrobiosis
  • 著者名/発表者名: Arakawa K
  • 学会等名: FOSBE2012
  • 発表場所: 鶴岡
• [学会発表] Metabolomics of tardigrade Ramazzottius varieornatus reveals dynamic metabolic response during anhydrobiosis
  • 著者名/発表者名: Arakawa K
  • 学会等名: 生命医薬情報学連合大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Quantitative metabolomics of extremotolerant tardigrade Ramazzottius varieornatus reveals dynamic response during anhydrobiosis
  • 著者名/発表者名: Arakawa K
  • 学会等名: ECCB2012
  • 発表場所: スイス
• [備考]
  • URL: http://web.sfc.keio.ac.jp/~gaou/
• [備考] 荒川和晴 - 業績一覧
  • URL: http://web.sfc.keio.ac.jp/%7Egaou/wiki/wiki.cgi?page=%B8%A6%B5%E6%B6%C8%C0%D3
• [備考]
  • URL: http://web.sfc.keio.ac.jp/%7Egaou/wiki/wiki.cgi?Page=%B8%6%B5%E6%B6%C8%C0%D3
• [備考]
  • URL: http://kumamushi.org/