雄と雌の誕生に伴う配偶子融合機構進化の分子基盤解明

• 研究課題/領域番号: 25891009
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 進化生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 豊岡 博子 東京大学, 理学系研究科, 特任研究員 (00442997)
• 研究期間 (年度): 2013-08-30 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 配偶子融合 / 群体性ボルボックス目 / ボルボックス系列 / 異型配偶化 / GCS1 / ゴニウム / 有性生殖 / 進化 / 藻類

研究成果の概要

大きく運動性がない卵と小さく運動性がある精子との受精（卵生殖）は、同じサイズの配偶子同士の接合（同型配偶）から、サイズの大小があるが両者とも運動性を持つ配偶子の接合（異型配偶）を経て誕生した。本研究は、配偶子融合様式の３つの進化段階の生物を含む緑藻・群体性ボルボックス目を材料とし、同型配偶ゴニウムを用いて真核生物で保存的な配偶子融合因子GCS1が雄側で働くために必要な制御機構の解明や、接合構造の単離方法の開発を行った。また異型配偶ユードリナを用いて、同型配偶での配偶子接着因子FUS1 のホモログ同定も行い、雌と雄の誕生（異型配偶化）に伴う配偶子融合機構の進化過程解明へ向けての知見を得た。

研究成果

• [国際共同研究] カンザス州立大学/アリゾナ大学(米国)
• [雑誌論文] The Gonium pectorale genome demonstrates cooption of cell cycle regulation during the evolution of multicellularity (2016)
  • 著者名/発表者名: Erik R. Hanschen, Tara N. Marriage, Patrick J. Ferris, Takashi Hamaji, Atsushi Toyoda, Asao Fujiyama, Rafik Neme, Hideki Noguchi, Yohei Minakuchi, Masahiro Suzuki, Hiroko Kawai-Toyooka, David R. Smith, Halle Sparks, Jaden Anderson, Robert Bakaric, Victor Luria, Amir Karger, Marc Kirschner, et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 11370-11370
  • DOI: 10.1038/ncomms11370
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Revisiting the taxonomic significance of aplanozygote morphologies of two cosmopolitan snow species of the genus Chloromonas (Volvocales, Chlorophyceae). (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsuzaki R., Kawai-Toyooka H., Hara Y., and Nozaki H.
  • 雑誌名: Phycologia 巻: 54 号: 5 ページ: 491-502
  • DOI: 10.2216/15-33.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gamete dialogs in green lineages. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mori T., Kawai-Toyooka H., Igawa T., Nozaki, H.
  • 雑誌名: Molecular Plant 巻: 8 号: 10 ページ: 1442-1454
  • DOI: 10.1016/j.molp.2015.06.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sex-specific post-translational regulation of the gamete fusogen GCSI in the isogamous volvocine alga Gonium pectorale. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Toyooka H, Mori T, Hamaji T, Suzuki M, Olson BJ, Uemura T, Ueda T, Nakano A, Toyoda A, Fujiyama A, Nozaki H
  • 雑誌名: EUkaryotic Cell 巻: (in press) 号: 5 ページ: 648-656
  • DOI: 10.1128/ec.00330-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] The evolution of male-female sexual dimorphism predates the gender-based divergence of the mating locus gene MAT3/RB. (2013)
  • 著者名/発表者名: Rintaro Hiraide
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 30 号: 5 ページ: 1038-1040
  • DOI: 10.1093/molbev/mst018
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Simplest Multicellular Organism Unvailed. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoko Arakaki・Hiroko Kawai-Toyooka・Yuki Hamamura・Tetsuya Higashiyama・Akira Noga・Masafumi Hirono・Bradley J. S. C. Olson・Hisayoshi Nozaki.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 8 号: 12 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0081641
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Evolution of volvocine mating-type/gender-specific genes deduced from de novo genome sequencing of isogamous Yamagishiella and anisogamous Eudorina. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Toyooka H., Hamaji T., Uchimura H., Suzuki M., Toyoda A., Noguchi H., Minakuchi Y., Fujiyama A., Miyagishima S., and Nozaki H.
  • 学会等名: The 17th international Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] 緑藻ゴニウムのプラス／マイナス配偶子からの接合突起の単離と解析―新規接合関連因子の同定を目指して― (2015)
  • 著者名/発表者名: 豊岡博子, 森稔幸, 中澤志織, 山田力志, 鈴木雅大, 茂木祐子, 浜地貴志, 宮城島進也, 澤田均, 野崎久義
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] Isolation and characterization of the plus and minus tubular mating structures from the isogamous volvocine alga Gonium pectorale. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawai-Toyooka H., Mori T., Nakazawa S., Yamada L., Suzuki M., Mogi Y., Hamaji T., Miyagishima S., Sawada H. and Nozaki H.
  • 学会等名: The 3rd International Volvox Conference
  • 発表場所: ケンブリッジ（イギリス）
  • 年月日: 2015-08-20
  • 国際学会
• [学会発表] Genome data of the evolutionary time machine colonial volvocaleans unveiling origins of genders and multicellularity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nozaki H., Kawai-Toyooka H., Suzuki M., Mori T., Hamaji T., Toyoda A., Noguchi H., and Fujiyama A.
  • 学会等名: International Symposium on Genome Science 2015
  • 発表場所: 一橋大学一橋講堂（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-01-20
  • 国際学会
• [学会発表] 群体性ボルボックス目ゴニウムを用いた配偶子接合メカニズムの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊岡博子
  • 学会等名: 微細藻類研究会2014
  • 発表場所: 基礎生物学研究所（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2014-12-23
  • 招待講演
• [学会発表] 群体性ボルボックス目ゴニウムにおけるプラス/マイナス交配型配偶子からの接合突起の単離 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊岡博子, 森稔幸, 鈴木雅大，茂木祐子，浜地貴志，宮城島進也， 野崎久義
  • 学会等名: 日本植物学会第78回大会
  • 発表場所: 明治大学生田キャンパス（神奈川県川崎市）
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] 群体性ボルボックス目で探る配偶子融合の分子メカニズムとその進化
  • 著者名/発表者名: 豊岡 博子，浜地 貴志，茂木 祐子, 鈴木 雅大, 森 稔幸, 野崎 久義
  • 学会等名: 日本植物学会 第77回大会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 招待講演
• [備考] 東京大学大学院・理学系研究科・生物科学専攻・多様性起源学研究室ホームページ
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/tayousei/index.html
• [備考] 多様性起源学研究室ホームページ
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/tayousei/news.html#news140314