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魚類の卵形成過程における代謝メカニズムの解明と卵質の人為的操作

研究課題

研究課題/領域番号 23K23691
補助金の研究課題番号 22H02426 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分40030:水圏生産科学関連
研究機関北里大学

研究代表者

古川 史也  北里大学, 海洋生命科学部, 講師 (80750281)

研究分担者 神保 充  北里大学, 海洋生命科学部, 教授 (10291650)
内田 勝久  宮崎大学, 農学部, 教授 (50360508)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2026年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2025年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード卵形成 / 代謝 / 魚類 / 卵母細胞 / 卵濾胞 / ホルモン / 内分泌 / タンパク質 / 成熟 / 生殖 / 輸送
研究開始時の研究の概要

ゼブラフィッシュの卵濾胞を単離し、様々なホルモンを添加した培養液を用いて培養実験を行う。培養サンプルに対して安定同位体代謝物を添加し、質量分析計を用いてこれらの代謝物がどの代謝物に変換されたのか、その活性を検討する。その後、この代謝活性の変化の原因を調べるため、関連酵素のRNAやタンパク質の発現量の変化を調べる。

研究実績の概要

昨年度までの結果から、ゼブラフィッシュおよびヤマメにおいて、卵濾胞の成熟および排卵の過程で特異的な代謝現象が発生することが考えられた。今年度はトレーサーを導入した培養実験を繰り返し、より詳細にこれを検討した。
その結果、特にグルコースを利用した代謝に特徴的な変化が見られた。すなわち、卵形成の早期の段階では一定の経路への代謝が活発に起こり、その後、別の経路へと代謝活性が移行した。排卵後では、グルコースの取り込みそのものがほとんど起こっていない様子が観察された。一方で、乳酸やアラニンの取り込みは排卵後でも起こり、どちらもクエン酸回路の代謝物へ返還されている様子が見られた。
特に、グルコースを利用した上記経路の代謝が興味深く変動していたため、これらの代謝経路を触媒する遺伝子に着目し、in situ hybridizationによりその発現部位を特定した。その結果、卵母細胞に発現するものや、顆粒膜細胞に発現するものがあった。
これまでの結果から、排卵前後のグルコースを用いた代謝のモデルを作成中である。現在のところ、グルコースは濾胞細胞層、恐らく顆粒膜細胞により外部から吸収され、ここで上記経路を介して変換され、ギャップ結合を介して卵母細胞へ輸送されることを想定している。また、乳酸やアラニンについては、顆粒膜細胞と卵母細胞の両方で吸収されうる可能性がある。
また、上記とは少し異なる内容となるが、卵形成の特定の時期に高発現する酵素がプロテオーム解析で見つかった。現在、このタンパク質をコードする遺伝子のmRNA発現解析を行っている最中であり、卵における機能にも今後迫る予定である。

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

予定していた実験については滞りなく進んでいる。また、当初予期していなかったタンパク質が卵の成熟過程で高発現していたため、これについても今後解析を進める予定である。

今後の研究の推進方策

魚類の卵の成長や成熟は、様々なホルモンにより高度に調節されていることが知られている。また、一部の成長関連ホルモンは傍分泌あるいは自己分泌的に働き、さらにこの発現が栄養素により調節されることも知られている。したがって今後は、これまでに行ったゼブラフィッシュでの実験方法に対して、新たにホルモンや外部の栄養素の状態等の変化を加え、これが卵濾胞における代謝の変化をもたらすか否かを検討する。
まずは、ゼブラフィッシュより卵濾胞を摘出し、卵の成長や成熟を調節するホルモンの存在下で培養し、代謝の変化を観測する。代謝の変化が見られた場合、RNAやタンパク質の発現量を比較することで、ホルモンによる代謝調節のメカニズムに迫る予定である。同様の実験を、培養液に添加する栄養素を変化させることでも検討したい。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] ICOB/Academia Sinica(その他の国・地域(台湾))

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Gluconeogenesis in the extraembryonic yolk syncytial layer of the zebrafish embryo2024

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Fumiya、Aoyagi Akihiro、Sano Kaori、Sameshima Keita、Goto Miku、Tseng Yung-Che、Ikeda Daisuke、Lin Ching-Chun、Uchida Katsuhisa、Okumura Sei-ichi、Yasumoto Ko、Jimbo Mitsuru、Hwang Pung-Pung
    • 雑誌名

      PNAS Nexus

      巻: 3 号: 4

    • DOI

      10.1093/pnasnexus/pgae125

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Gluconeogenesis in the extraembryonic yolk syncytial layer of the zebrafish embryo2024

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Furukawa, Akihiro Aoyagi, Kaori Sano, Keita Sameshima, Miku Goto, Yung-Che Tseng, Daisuke Ikeda, Ching-Chun Lin, Katsuhisa Uchida, Sei-ichi Okumura, Ko Yasumoto, Mitsuru Jimbo, Pung-Pung Hwang
    • 学会等名
      15th International Congress on the Biology of Fish
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of glycogen synthase 1 deficiency in zebrafish during egg maturation and development2024

    • 著者名/発表者名
      Keita Sameshima, AYa Yokose, Yoshiki Sato, Takumi Adachi, Kai Ehara, Otto Baba, Tatsuki Yoshinaga, Fumiya Furukawa
    • 学会等名
      15th International Congress on the Biology of Fish
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gluconeogenesis in the extraembryonic yolk syncytial layer of the zebrafish embryo2023

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Furukawa, Akihiro Aoyagi, Kaori Sano, Keita Sameshima, Miku Goto, Yung-Che Tseng, Daisuke Ikeda, Ching-Chun Lin, Katsuhisa Uchida, Sei-ichi Okumura, Ko Yasumoto, Mitsuru Jimbo, Pung-Pung Hwang
    • 学会等名
      International Symposium on Aquatic Animal Physiology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of glycogen synthase 1 deficiency on the development of zebrafish2023

    • 著者名/発表者名
      Keita Sameshima, AYa Yokose, Yoshiki Sato, Takumi Adachi, Kai Ehara, Otto Baba, Tatsuki Yoshinaga, Fumiya Furukawa
    • 学会等名
      International Symposium on Aquatic Animal Physiology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 魚類の卵形成過程における代謝メカニズムの解明2022

    • 著者名/発表者名
      桐ケ谷泰希、神保充、古川史也、袖山吟、内田勝久、上野賢、長野直樹
    • 学会等名
      第7回ユニーク会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Effects of glycogen synthase 1 deficiency on the development of zebrafish2022

    • 著者名/発表者名
      Keita Sameshima, Aya Yokose, Yoshiki Sato, Takumi Adachi, Kai Ehara, Otto Baba, Tatsuki Yoshinaga, Fumiya Furukawa.
    • 学会等名
      International Symposium on Aquatic Animal Physiology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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