| 研究課題/領域番号 |
23KJ0951
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
待井 長敏 東京工業大学, 生命理工学院, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-25 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2025年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2024年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2023年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | シクリッド / ECM / Wnt / マルチオミクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
「我々人を含む生物が如何にして現在にみる多様性を獲得したのか」は生物学における根源的な問いである。この問いを考える上で、爆発的多様性を持ちながら遺伝的には近縁な集団を構成する東アフリカ産シクリッド(カワスズメ科魚類)は、またとない好例といえる。特にシクリッドの多様な食性と深く関連した口腔形態の進化発生研究は、適応形質獲得メカニズム解明のモデルとして重要である。数ある形質の中で肥大化した唇は、シクリッドにおいて独立に複数回獲得された適応形質である。本研究では唇肥大化の平行進化メカニズム解明を通じて、生物多様性創出のメカニズムを分子レベルで解明することを目的としている。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、平行進化のモデルとして知られる東アフリカ三大湖のシクリッドを用いて、唇肥大化の分子進化メカニズムを解明することを目的としている。シクリッドの口腔形態は食性と強く関連していることで知られており、特に肥大化した唇は東アフリカ三大湖のそれぞれの湖で独立して獲得されたことから、平行進化および適応進化の好例として知られている。一方で、その進化プロセスを知る上で重要な唇肥大化の分子メカニズムは未解明であった。本研究ではシクリッドの唇肥大化において、プロテオグリカンリッチの特殊な皮膚環境が重要であることを見い出した。通常種と肥大種の唇の組織構造を比較した結果、プロテオグリカンを染色するAB染色ポジティブな真皮層が肥大化しており、プロテオームを用いた肥大種と通常種の比較の結果、肥大化した真皮の主成分はバーシカンやペリオスチンを含むプロテオグリカン関連タンパク質である可能性が強く示唆された。さらに三大湖のそれぞれのRNAseqをもちいたトランスクリプトーム比較では、細胞外マトリックス関連遺伝子が肥大化した唇を特徴づけることが明らかとなった。これらの過剰なプロテオグリカンの蓄積を引き起こすパスウェイの同定のため、幼魚期および成魚期のトランスクリプトーム比較解析を行った。バーシカンやペリオスチンの発現は成魚期だけではなく、幼魚期でも同様に発現が上昇しており、幼魚期および成魚期にエンリッチするパスウェイとしてWntパスウェイが見つかった。Wntパスウェイに関連する遺伝子は通常種と比較して、肥大種で活性化しており、いくつかの重要な遺伝子について、発現上昇が確認された。また、Wntパスウェイの活性化は三大湖の中でも少なくともヴィクトリア湖およびマラウィ湖で共通していた。現在これらの内容をまとめた論文を投稿準備中である。
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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
研究計画に記載した項目は大別して、①組織構造比較、②発現局在解析、③プロテオミクス解析、④コンドロイチナーゼを用いた実証実験の4つである。①、③、④については解析が終了し、②については①、③、④の結果が良好であり、仮説の検証において十分であると判断できたため、実施しないこととした。これにより当初の計画は概ね遂行された。今後は成魚の比較で明らかになったことを元に、唇が形成される発生初期段階に焦点を当て、より詳細な解析を進めていく予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
唇肥大種と通常種の網羅的な比較により、系統独立的に獲得された肥大化した唇はいずれもプロテオグリカンの豊富に含まれる真皮層の肥厚に起因することが明らかになった。また成魚と稚魚の比較により、その肥厚をもたらすパスウェイとしてwntパスウェイが候補に上がった。今後はより発生の初期段階に焦点を当て、細胞外マトリックス関連遺伝子やwntパスウェイ関連遺伝子の発現を解析する。具体的には通常種と唇肥大種の発生段階を追って時系列のRNAseqを行うこと、それぞれの種の転換期に、候補遺伝子の発現局在をin situ hybridyzationや免疫染色によって確認することを検討している。
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