“パイオニア”動物でひもとく海から淡水、陸上への進出をもたらしたシンギュラリティ

• 研究領域: シンギュラリティ生物学
• 研究課題/領域番号: 21H00428
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 坂本 竜哉 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (10294480)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 進化 / バソプレシン

研究開始時の研究の概要

体内“細胞外液”とその調節能を獲得したパイオニア、扁形動物の原始“抗利尿ホルモン系—腎臓”を橋頭保に、海から新しい水・塩分環境への動物の不連続な進出をもたらしたシンギュラリティを検証する。
①プラチトシン系の発現様式の解明とシンギュラリティ細胞である可能性の究明
②シンギュラリティとしてのプラチトシン系－原腎管の細胞・分子基盤の解明
③プラチトシン系－原腎管の環境進出におけるシンギュラリティ機能の個体レベルの解明

研究実績の概要

“プラナリア”など扁形動物は、基盤的な左右相称動物で、初めて本格的に新しい水・塩分環境に進出した。我々は、広塩性のヒラムシにおいて、抗利尿ホルモン系の祖先型を同定し、プラチトシン系と命名した。そして、抗脱水に必須であることも見出した。『抗利尿ホルモン系による“腎臓” i.e., 体液の調節』が扁形動物まで遡れ、新環境進出のシンギュラリティの可能性がある。また、プラチトシンは脳神経節の2対のニューロンのみで産生されることも発見した（シンギュラリティ細胞？）。この2対の細胞は、脊椎動物の2群に分化している数千の抗利尿ホルモン産生細胞（脳内で作用するもの・ホルモンを血中に放出し全身に作用するもの）に対応する原型の可能性がある。これらは前左右相称動物のゲノム等には見出せない。神経中枢化がはじまり“細胞外液”を獲得した扁形動物の神経ペプチド群は、神経シナプス系からの内分泌系/液性調節の誕生：神経内分泌～脳による生体制御系のシンギュラリティとも考えられる。
そこで、SPring-8での3Dマイクロ-CT法により、脳神経節を3D再構築した。前口動物（キノコ体）・後口動物（視交叉）双方の特徴をもち“原始脳”である可能性が示された。さらに、この脳神経節から、進化的に普遍的な神経ペプチドの祖先群として、生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン（GnRH）等も発見した。現在、それらのはたらきと、１細胞/空間トランスクリプトームにより、そのニューロン回路/分子基盤を検討し、データ駆動型の発展も目論んでいる。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ソルボンヌ大/ロスコフ研(フランス)
• [国際共同研究] Vertex Pharmaceuticals (Europe) Ltd./University of Oxford(英国)
• [国際共同研究] University of Auckland/University of Otago(ニュージーランド)
• [国際共同研究] University of California, Davis(米国)
• [雑誌論文] Evolutionary differentiation of androgen receptor is responsible for sexual characteristic development in a teleost fish (2023)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogino, S. Ansai, E. Watanabe, M. Yasugi, Y. Katayama, H. Sakamoto, K. Okamoto, K. Okubo, Y. Yamamoto, I. Hara, T. Yamazaki, A. Kato, Y. Kamei, K. Naruse, K. Ohta, H. Ogino, T. Sakamoto, S. Miyagawa, T. Sato, G. Yamada, M. Baker & T. Iguchi
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 14 号: 1 ページ: 1428-1428
  • DOI: 10.1038/s41467-023-37026-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chronic corticosterone exposure evokes itch hypersensitivity and sexual dysfunction in male rats: relationship between the two distinct gastrin-releasing peptide systems in the spinal cord (2023)
  • 著者名/発表者名: Takanami Keiko、Morishita Makoto、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: General and Comparative Endocrinology 巻: - ページ: 114289-114289
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2023.114289
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Behavioural osmoregulation during land invasion in fish: Prandial drinking and wetting of the dry skin (2022)
  • 著者名/発表者名: Katayama Yukitoshi、Tsukada Takehiro、Hyodo Susumu、Sakamoto Hirotaka、Sakamoto Tatsuya
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 号: 12 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0277968
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] De novo transcriptome analysis of the centrohelid <i>Raphidocystis contractilis</i> to identify genes involved in microtubule‐based motility (2022)
  • 著者名/発表者名: Ikeda Risa、Sakagami Tosuke、Hamada Mayuko、Sakamoto Tatsuya、Hatabu Toshimitsu、Saito Noboru、Ando Motonori
  • 雑誌名: Journal of Eukaryotic Microbiology 巻: 70 号: 2
  • DOI: 10.1111/jeu.12955
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Squalomix: shark and ray genome analysis consortium and its data sharing platform (2022)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Osamu、Sakamoto Tatsuya、Semba Yasuko、Yamauchi Shinya、Yamada Kazuyuki、Nishida Kiyonori、Kiyatake Itsuki、Sato Keiichi、Hyodo Susumu、Kadota Mitsutaka、Uno Yoshinobu、Kuraku Shigehiro
  • 雑誌名: F1000Research 巻: 11 ページ: 1077-1077
  • DOI: 10.12688/f1000research.123591.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Footedness for scratching itchy eyes in rodents (2022)
  • 著者名/発表者名: Katayama Yukitoshi、Miura Ayane、Sakamoto Tatsuya、Takanami Keiko、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 巻: 289 号: 1985 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1098/rspb.2022.1126
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular and morphological investigations on the renal mechanisms enabling euryhalinity of red stingray Hemitrygon akajei (2022)
  • 著者名/発表者名: Aburatani Naotaka、Takagi Wataru、Wong Marty Kwok-Shing、Kuraku Shigehiro、Tanegashima Chiharu、Kadota Mitsutaka、Saito Kazuhiro、Godo Waichiro、Sakamoto Tatsuya、Hyodo Susumu
  • 雑誌名: Frontiers in Physiology 巻: 13
  • DOI: 10.3389/fphys.2022.953665
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lattice-patterned collagen fibers and their dynamics in axolotl skin regeneration (2022)
  • 著者名/発表者名: Kashimoto Rena、Furukawa Saya、Yamamoto Sakiya、Kamei Yasuhiro、Sakamoto Joe、Nonaka Shigenori、Watanabe Tomonobu M.、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka、Satoh Akira
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 号: 7 ページ: 104524-104524
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104524
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characterization of the expression of gastrin‐releasing peptide and its receptor in the trigeminal and spinal somatosensory systems of Japanese macaque monkeys: Insight into humans (2022)
  • 著者名/発表者名: Takanami Keiko、Oti Takumi、Kobayashi Yasuhisa、Hasegawa Koki、Ito Takashi、Tsutsui Naoaki、Ueda Yasumasa、Carstens Earl、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 巻: 530 号: 16 ページ: 2804-2819
  • DOI: 10.1002/cne.25376
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Vasopressin-oxytocin?type signaling is ancient and has a conserved water homeostasis role in euryhaline marine planarians (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Aoshi、Hamada Mayuko、Yoshida Masa-aki、Kobayashi Yasuhisa、Tsutsui Naoaki、Sekiguchi Toshio、Matsukawa Yuta、Maejima Sho、Gingell Joseph J.、Sekiguchi Shoko、Hamamoto Ayumu、Hay Debbie L.、Morris John F.、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 8 号: 9 ページ: 0311-0311
  • DOI: 10.1126/sciadv.abk0331
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Observing Phylum-Level Metazoan Diversity by Environmental DNA Analysis at the Ushimado Area in the Seto Inland Sea (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawashima Takeshi、Yoshida Masa-aki、Miyazawa Hideyuki、Nakano Hiroaki、Nakano Natumi、Sakamoto Tatsuya、Hamada Mayuko
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 39 号: 1 ページ: 157-165
  • DOI: 10.2108/zs210073
  • NAID: 210000186961
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Estrogens influence female itch sensitivity via the spinal gastrin-releasing peptide receptor neurons (2021)
  • 著者名/発表者名: Keiko Takanami, Daisuke Uta, Ken Ichi Matsuda, Mitsuhiro Kawata, Earl Carstens, Tatsuya Sakamoto, Hirotaka Sakamoto
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 118 号: 31
  • DOI: 10.1073/pnas.2103536118
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The gastrin-releasing peptide/bombesin system revisited by a reverse-evolutionary study considering Xenopus (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirooka Asuka、Hamada Mayuko、Fujiyama Daiki、Takanami Keiko、Kobayashi Yasuhisa、Oti Takumi、Katayama Yukitoshi、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 13315-13315
  • DOI: 10.1038/s41598-021-92528-x
  • NAID: 120007120048
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Oxytocin Influences Male Sexual Activity via Non-synaptic Axonal Release in the Spinal Cord (2021)
  • 著者名/発表者名: Oti Takumi、Satoh Keita、Uta Daisuke、Nagafuchi Junta、Tateishi Sayaka、Ueda Ryota、Takanami Keiko、Young Larry J.、Galione Antony、Morris John F.、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 31 号: 1 ページ: 103-114
  • DOI: 10.1016/j.cub.2020.09.089
  • NAID: 120007168224
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Immunoelectron Microscopic Characterization of Vasopressin-Producing Neurons in the Hypothalamo-Pituitary Axis of Non-Human Primates by Use of Formaldehyde-Fixed Tissues Stored at ?25 °C for Several Years (2021)
  • 著者名/発表者名: Otubo Akito、Maejima Sho、Oti Takumi、Satoh Keita、Ueda Yasumasa、Morris John F.、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 号: 17 ページ: 9180-9180
  • DOI: 10.3390/ijms22179180
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sexual Experience Induces the Expression of Gastrin-Releasing Peptide and Oxytocin Receptors in the Spinal Ejaculation Generator in Rats (2021)
  • 著者名/発表者名: Oti Takumi、Ueda Ryota、Kumagai Ryoko、Nagafuchi Junta、Ito Takashi、Sakamoto Tatsuya、Kondo Yasuhiko、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 号: 19 ページ: 10362-10362
  • DOI: 10.3390/ijms221910362
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Systemic effects of oxytocin on male sexual activity via the spinal ejaculation generator in rats (2021)
  • 著者名/発表者名: Oti Takumi、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: Communicative & Integrative Biology 巻: 14 号: 1 ページ: 55-60
  • DOI: 10.1080/19420889.2021.1902056
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In Vivo Electrophysiology of Peptidergic Neurons in Deep Layers of the Lumbar Spinal Cord after Optogenetic Stimulation of Hypothalamic Paraventricular Oxytocin Neurons in Rats (2021)
  • 著者名/発表者名: Uta Daisuke、Oti Takumi、Sakamoto Tatsuya、Sakamoto Hirotaka
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 22 号: 7 ページ: 3400-3400
  • DOI: 10.3390/ijms22073400
  • NAID: 120007029875
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Itch and its Molecular/Functional Evolution (2022)
  • 著者名/発表者名: Takanami Keiko
  • 学会等名: CECE&ISFE 2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ushimado Marine Institute Okayama University (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Tatsuya
  • 学会等名: I-MaC program @Roscoff
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular evolution and functional conservation of itch perception and transmission (2022)
  • 著者名/発表者名: Keiko Takanami
  • 学会等名: Joint Conference of the European Society for Comparative Endocrinology and of the International Society for Fish Endocrinology
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Handbook of Hormones: Growth hormone/prolactin family (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Yoko、Sakamoto Tatsuya
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: Academic Press
  • ISBN: 9780128206492
• [図書] Handbook of Hormones: Prolactin (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Yoko、Sakamoto Tatsuya
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: Academic Press
  • ISBN: 9780128206492
• [図書] Handbook of Hormones: Prolactin-releasing peptide (2021)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Tachibana、Tatsuya Sakamoto
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: Academic Press