霊長類感覚多重遺伝子族の大規模集団解析による嗅覚･味覚･色覚の総体的進化像の解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02421
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 河村 正二 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (40282727)
• 研究分担者: 今井 啓雄 京都大学, 霊長類研究所, 准教授 (60314176) ; 手島 康介 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20447593) ; 太田 博樹 北里大学, 医学部, 准教授 (40401228)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 分子・遺伝 / 感覚進化 / 色覚 / ケミカルセンス / 霊長類

研究実績の概要

新世界ザル6種（フサオマキザル、セマダラタマリン、アザレヨザル、チュウベイクモザル、マントホエザル、ダスキーティティ）各1個体ずつの高純度ゲノムDNAに対して、嗅覚受容体、苦味受容体、旨味・甘味受容体、色覚オプシンの全遺伝子及び中立対照領域を対象として、target captureと次世代シーケンシング（NGS）を行った。その際、orthologous gene groupを系統樹解析によって設定し、target captureで用いるプローブの設計を行うことで、プローブの無駄な重複や見落としを防いだ。ノドジロオマキザルとチュウベイクモザルの糞DNA集団試料に対して、一部の苦味受容体と嗅覚受容体を対象に、PCRとサンガーシーケンシングを行った。フサオマキザル、コモンマーモセット、アザレヨザル、チュウベイクモザル、マントホエザルの苦味受容体TAS2R1およびTAS2R4について機能解析を実施した。それぞれコルヒチンとショウノウに対しての反応に種間差が見いだされたため、関与するアミノ酸残基を進化解析的な手法を用いて解析中である。ヒトに関しては、パイロットスタディーとして、匿名日本人男性6個体の高純度ゲノムDNAに対して、上記遺伝子及び中立対照領域を対象として、6個体分のゲノムDNAをプールした場合としなかった場合のtarget captureとNGSを行った。ヒトを含む霊長類のL/Mオプシン遺伝子の解析については、現段階で公開されているゲノムNGSデータを解析するため、ヒト参照配列のLオプシンおよびMオプシン上にマップされたリードを抽出し、それらを再度オプシン遺伝子配列を参照配列としてマップし、変異を同定するスクリプトを作製した。これによりリード情報が公開されているゲノムデータを用いてL/Mオプシン遺伝子群塩基変異度を解析することが出来るようになった。

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

target captureとNGSを新世界ザルとヒトの両方において開始した。新世界ザルについては糞DNAからのPCRとサンガーシーケンシングを進めている。フサオマキザル、コモンマーモセット、アザレヨザル、チュウベイクモザル、マントホエザルの苦味受容体TAS2R1およびTAS2R4について機能解析を実施した。L/Mオプシン遺伝子領域の塩基配列をヒトを含む霊長類の公開ゲノムデータから抽出するプログラムを作成した。

今後の研究の推進方策

新世界ザルについては、NGSで得られた塩基配列リードを分類整理し、各遺伝子各種の塩基配列を決定する。それらを元に、偽遺伝子数と機能遺伝子数の種間比較、祖先配列推定、進化時間に対する選択圧の動態を解析する。糞DNAに対するtarget captureとNGSを検討する。ヒトについては集団サンプルの解析において複数個体のサンプルをプールしてtarget captureとNGSを行った場合と個別に行った場合を比較して、プールが有効であれば200個体程度に解析規模を広げる。L/Mオプシンの配列データ抽出プログラムを用いて、L/Mオプシン遺伝子群塩基変異度をさまざまな人類集団で比較していく。

研究成果

• [国際共同研究] University of Calgary(Canada)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: University of Calgary
• [国際共同研究] Washington University, St. Louis/University of Texas at Austin/State University of New York at Geneseo(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Washington University, St. Louis/University of Texas at Austin/State University of New York at Geneseo
• [国際共同研究] Liverpool John Moores University(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Liverpool John Moores University
• [国際共同研究] Universidad Veracruzana(Mexico)
  • 国名: メキシコ
  • 外国機関名: Universidad Veracruzana
• [雑誌論文] Euarchontan opsin variation brings new focus to primate origins (2016)
  • 著者名/発表者名: *Melin, A. D., Wells, K., Moritz, G. L., Kistler, L., Orkin, J. D., Timm, R. M., Bernard, H., Lakim, M. B., Perry, G. H., Kawamura, S. and *Dominy, N. J.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution, 33 (4): 巻: 33 ページ: 1029-1041
  • DOI: 10.1093/molbev/msv346
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evolution of genes for color vision and the chemical senses in primates (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S. and Melin, A. D.
  • 雑誌名: Evolution of the Human Genome Volume I: The Genome and Genes (Saitou, N. ed.), In Press, Springer, Tokyo 巻: なし ページ: 未定
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 一筋縄ではいかない霊長類の色覚 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河村正二
  • 雑誌名: 月刊みんぱく 巻: 1月号 ページ: 7-8
• [雑誌論文] Amino acid residues of bitter taste receptor TAS2R16 that determine sensitivity in primates to b-glycosides (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Imai, N. Suzuki-Hashido, Y. Ishimaru, T. Sakurai, L. Yin, W. Pan, M. Ishiguro, K. Masuda, K. Abe, T. Misaka, and H. Hirai
  • 雑誌名: Biophysics and Physicobiology 巻: 未定 ページ: 未定
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 味覚受容体タンパク質の進化と多様性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 今井啓雄，西栄美子
  • 雑誌名: 生物科学 巻: 67 ページ: 75-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] 昼間視（明所視） (2016)
  • 著者名/発表者名: 今井啓雄
  • 雑誌名: 光と生命の事典.（朝倉書店） 巻: なし ページ: 238-239
• [雑誌論文] Spatially differentiated expression of quadruplicated green-sensitive RH2 opsin genes in zebrafish is determined by proximal regulatory regions and gene order to the locus control region (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsujimura, T., Masuda, R., Ashino, R. and Kawamura, S.
  • 雑誌名: BMC Genetics 巻: 16 ページ: 130
  • DOI: 10.1186/s12863-015-0288-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Retinoic acid signaling regulates differential expression of the tandemly-duplicated long wavelength-sensitive cone opsin genes in zebrafish (2015)
  • 著者名/発表者名: 5.Mitchell, D. M., Stevens, C. B., Frey, R. A., Hunter, S. S., Ashino, R., Kawamura, S. and Stenkamp, D. L.
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 11 ページ: e1005483
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005483
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rapid expansion of phenylthiocarbamide non-tasters among Japanese macaques (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Suzuki-Hashido, T. Hayakawa, A. Matsui, Y. Go, Y. Ishimaru, T. Misaka, K. Abe, H. Hirai, Y. Satta, and H. Imai
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 ページ: e0132016
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0132016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identical Hydrogen-Bonding Strength of the Retinal Schiff Base between Primate Green- and Red-Sensitive Pigments: New Insight into Color Tuning Mechanism (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Katayama, T. Okitsu, H. Imai, A. Wada, and H. Kandori
  • 雑誌名: J Phys Chem Lett. 巻: 6 ページ: 1130-1133
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.5b00291
  • 査読あり
• [雑誌論文] サルの味覚を追ってフィールドに (2015)
  • 著者名/発表者名: 今井啓雄
  • 雑誌名: フィールドプラス 巻: 15 ページ: 22-23
  • 査読あり
• [学会発表] Sensory genetics, ecology and evolution: Vision and chemical sense in humans, wild primates and fish (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S.
  • 学会等名: Department of Anthropology and Archeology Seminar, University of Calgary
  • 発表場所: University of Calgary, Calgary, Canada
  • 年月日: 2016-03-08 – 2016-03-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 野生ジャワルトンの苦味受容体遺伝子の多様性解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木―橋戸南美, Takashi Hayakawa, Laurentia Henrieta Permita Sari Purba, Sarah Nila, Kanthi Arum Widayati, Bambang Suryobroto, Hiroo Imai
  • 学会等名: 第６０回プリマーテス研究会
  • 発表場所: 犬山市
  • 年月日: 2016-01-30 – 2016-01-31
• [学会発表] Functional characterization of bitter taste perception in leaf-eating monkeys (2016)
  • 著者名/発表者名: Laurentia Henrieta Permita Sari Purba, Kanthi Arum Widayati, Sarah Nila, Kei Tsutsui, Nami Suzuki-Hashido, Takashi Hayakawa, Bambang Suryobroto, Hiroo Imai
  • 学会等名: 第６０回プリマーテス研究会
  • 発表場所: 犬山市
  • 年月日: 2016-01-30 – 2016-01-31
• [学会発表] 繁殖期のワオキツネザルのオスは臭腺分泌物質をどのような目的で利用しているのか (2016)
  • 著者名/発表者名: 糸井川壮大, 早川卓志, 今井啓雄
  • 学会等名: 第６０回プリマーテス研究会
  • 発表場所: 犬山市
  • 年月日: 2016-01-30 – 2016-01-31
• [学会発表] オオサンショウウオの色覚：視覚オプシン遺伝子から明らかにする両生類の色覚進化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 蘆野龍一、河村正二
  • 学会等名: 第2回オオサンショウウオ共同研究シンポジウム ～オオサンショウウオの今とこれから～
  • 発表場所: 広島市安佐動物公園動物科学館2階ホール、広島市
  • 年月日: 2016-01-24 – 2016-01-24
  • 招待講演
• [学会発表] Color vision diversity and significance in primates inferred from genetic and field studies (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S.
  • 学会等名: International Conference of the Genetics Society of Korea, 2015 (GSK2015)
  • 発表場所: Hanyang University, Seoul, Korea
  • 年月日: 2015-12-04 – 2015-12-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 霊長類の色覚の由来から考えるヒト色覚の多様性の意味 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河村正二
  • 学会等名: 人間総合科学大学 第27回心身健康科学サイエンスカフェ
  • 発表場所: 人間総合科学大学 東京サテライト、御茶ノ水
  • 年月日: 2015-11-27 – 2015-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] 多様性豊かな新世界ザルのケミカルセンサーと採食果実のケミカルシグナルから探る霊長類の感覚生態の進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河村正二
  • 学会等名: 第3回ケモビ研究会(Chemosensation and Behavior Workshop 2015)
  • 発表場所: KKR 箱根 宮ノ下、箱根･木賀温泉
  • 年月日: 2015-11-13 – 2015-11-15
• [学会発表] Genetic and functional variation of bitter taste receptor TAS2R38 in primates (2015)
  • 著者名/発表者名: Nami Suzuki-Hasido, Hiroo IMAI
  • 学会等名: The 13th International Symposium on Molecular and Neural Mechanisms of Taste and Olfactory Perception
  • 発表場所: Kyushu University Station-I and II Collaborative Research, Fukuoka
  • 年月日: 2015-11-03 – 2015-11-04
  • 国際学会
• [学会発表] Howler monkey foraging ecology suggests convergent evolution of routine trichromacy as an adaptation for folivory (2015)
  • 著者名/発表者名: Khetpal, V., Welker, B., Matsushita, Y., Kawamura, S. and Melin, A. D.
  • 学会等名: Midwest Primate Interest Group Conference
  • 発表場所: Fontbonne University, St. Louis, Missouri
  • 年月日: 2015-10-09 – 2015-10-10
  • 国際学会
• [学会発表] 霊長類における苦味感覚の多様性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木-橋戸 南美・今井 啓雄
  • 学会等名: 生理学研究所 研究会 生物学的階層構造をまたぐセルセンサー情報伝達に関する戦略的研究開発
  • 発表場所: 生理学研究所
  • 年月日: 2015-09-14 – 2015-09-15
• [学会発表] Significance of color vision diversity in primates inferred from genetic and field studies (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S.
  • 学会等名: The 17th Annual Meeting of the Society for Evolutionary Studies, Japan: Symposium "Sensory genetics, ecology and evolution of primates"
  • 発表場所: Chuo University Korakuen Campus, Tokyo
  • 年月日: 2015-08-20 – 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Sensory ecology of wild capuchins: Integrating fruit signals, nutrition, and foraging behavior (2015)
  • 著者名/発表者名: Melin, A. D., Shirasu, M., Matsushita, Y., Venkataraman, V., Rothman, J. M., Touhara, K. and Kawamura, S.
  • 学会等名: The 17th Annual Meeting of the Society for Evolutionary Studies, Japan: Symposium "Sensory genetics, ecology and evolution of primates"
  • 発表場所: Chuo University Korakuen Campus, Tokyo
  • 年月日: 2015-08-20 – 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Functional analysis of bitter and sweet receptors of primates by cellular and behavioral (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroo Imai
  • 学会等名: The 17th Annual Meeting of the Society for Evolutionary Studies, Japan: Symposium "Sensory genetics, ecology and evolution of primates"
  • 発表場所: Chuo University Korakuen Campus, Tokyo
  • 年月日: 2015-08-20 – 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Variation of absorption spectrum and gene expression pattern of red opsins under different light environments and its effect on behavioral spectral sensitivity in guppies, Poecilia reticulata (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakai, Y., Kasagi, S., Kawamura, S., Ohtsuki, H. and Kawata, M.
  • 学会等名: 15th congress of the European Society for Evolutionary Biology
  • 発表場所: The University of Lausanne, Lausanne, Switzerland
  • 年月日: 2015-08-10 – 2015-08-14
  • 国際学会
• [学会発表] 果実の物性と採食行動の関連から見た野生オマキザル(Cebus capucinus)の果実採食に有効な感覚の再考 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河村正二、Melin, A. D.、白須未香、松下裕香、櫻井児太摩、Bergstrom, M. K.、Fedigan, L. M.、東原和成
  • 学会等名: 第31回日本霊長類学会大会
  • 発表場所: 京都大学・百周年時計台記念館、京都市
  • 年月日: 2015-07-18 – 2015-07-20
• [学会発表] 行動実験と分子実験によるヒトとニホンザルの甘味感受性比較 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西栄美子、筒井圭、今井啓雄
  • 学会等名: 第 31 回日本霊長類学会大会
  • 発表場所: 京都大学・百周年時計台記念館、京都市
  • 年月日: 2015-07-18 – 2015-07-20
• [学会発表] ニホンザルにおける PTC 味盲多型の急速な拡がり (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木-橋戸南美，早川卓志， 松井淳，郷康広，平井啓久，颯田葉子，今井啓雄
  • 学会等名: 第 31 回日本霊長類学会大会
  • 発表場所: 京都大学・百周年時計台記念館、京都市
  • 年月日: 2015-07-18 – 2015-07-20
• [学会発表] Functional identification of gene encoding receptor of PTC bitter taste compound in leaf-eating monkeys (2015)
  • 著者名/発表者名: Laurentia Henrieta PERMITA, Kanthi Arum WIDAYATI, Sarah NILA, Kei TSUTSUI, Nami SUZUKI-HASHIDO, Takashi HAYAKAWA, Bambang SURYOBROTO, Hiroo IMAI
  • 学会等名: 第 31 回日本霊長類学会大会
  • 発表場所: 京都大学・百周年時計台記念館、京都市
  • 年月日: 2015-07-18 – 2015-07-20
• [学会発表] Evolutionary diversity of colour vision in primates: implications from field and genetic studies (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawamura, S.
  • 学会等名: The 23rd Symposium of the International Colour Vision Society (ICVS 2015)
  • 発表場所: Tohoku University Katahira Campus Sakura Hall, Sendai
  • 年月日: 2015-07-03 – 2015-07-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Prevalence of dichromacy and anomalous trichromacy in a wild population of spider monkeys (Ateles geoffroyi) in Yucatan, Mexico (2015)
  • 著者名/発表者名: Pablo-Rodríguez, M., Matsushita, Y., Schaffner, C. M., Aureli, F., Hernández-Salazar, L. T. and Kawamura, S.
  • 学会等名: The 5th Mexican Congress of Primatology
  • 発表場所: USBI, Boca del Río, Veracruz, Mexico
  • 年月日: 2015-06-29 – 2015-07-02
  • 国際学会
• [備考] 河村正二研究室ホームページ
  • URL: http://www.jinrui.ib.k.u-tokyo.ac.jp/kawamura-home.html
• [学会・シンポジウム開催] The 17th Annual Meeting of the Society for Evolutionary Studies, Japan: Symposium "Sensory genetics, ecology and evolution of primates" (2015)
  • 発表場所: Chuo University Korakuen Campus, Tokyo
  • 年月日: 2015-08-21 – 2015-08-21