| 研究課題/領域番号 |
15K18455
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
服部 佑佳子 京都大学, 生命科学研究科, 助教 (50646768)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 栄養バランス / ショウジョウバエ近縁種 |
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| 研究実績の概要 |
ヒトを含む多細胞生物は絶えず変化する環境要因にさらされており、その主な要因の一つは栄養である。我々が日常摂取している栄養素は、それぞれ単独で個体の成長や健康に影響を与えるのではなく、互いのバランスが重要であると報告されている。本研究では、絶えず変化する栄養バランスに対して、個体はどのように応答し発生などの生命活動を維持しているかを、ゲノムレベルで解明することを目指す。具体的には、ゲノム情報が整備されたショウジョウバエ近縁種群を活用し、栄養バランス変化に柔軟に対応できるシステムを備えている種（広食性種）と、そうではない近縁の種（狭食性種）との遺伝子発現や代謝レベルでの生体応答の違いを比較し、適応能力の分子基盤を解明する。
カロリーは同じながら、タンパク質と炭水化物の比が異なる3種類の餌を調製した。広食性種は全てのエサで正常に発生できるのに対して、狭食性種は炭水化物の比率が最も高い餌では、食べてはいるものの蛹まで発生できないことを見出した。幼虫全身での RNA-seq 解析により、広食性種のみで、炭水化物含有量が高い餌を摂取すると発現上昇する「広食性応答遺伝子」を同定した。広食性応答遺伝子は、解糖系などの炭水化物代謝経路に属する遺伝子が有意に濃縮していた。さらに、広食性応答遺伝子の半数以上は、ヘテロクロマチンに分類される領域に位置していた。そこで、広食性種は炭水化物の比率が高いエサに適応して代謝の恒常性を維持するために、食餌依存的にクロマチン構造を変化させる機構を持つのに対して、狭食性種は持たないのではないかとの仮説を立てている。実際、幼虫全身の破砕液を用いたメタボローム解析を行ったところ、狭食性の種でのみ炭水化物の比率が高いエサで増加する、複数の代謝産物を同定した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
平成２８年度に行うことを計画していた研究内容についても、すでに結果を得ており、当初の研究計画以上の研究成果をあげている。
具体的には、広食性の種ではどのようにして応答遺伝子の発現が上昇するのかについて研究が進展している。これまでに、インシュリンなどの全身性因子を介したシグナル伝達経路が、栄養への応答を制御する例がよく知られている。そこで、何らかの全身性シグナル経路が広食性応答遺伝子群の発現を制御しているのではないかとの仮説を立て、その候補を探索している。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在までに見出した近縁種ごとの適応能力の幅と自然界での食性との関係や、栄養バランスの実体を明らかにするために、実験室で比較解析に用いた餌に加えて、自然界でキイロショウジョウバエや狭食性の近縁種が食べていた発酵した果物や花を採取し、糖やアミノ酸などの食品成分の分析と比較も行っている。
このように、食べる側、そして食べられる側の双方の解析によって、栄養成分の変化が生体内でどのように作用し、また個体の側はどのように応答することで様々な栄養バランスに適応しているか、そしてその生物種ごとの多様性の解明を目指す。
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