オメガ３脂肪酸代謝酵素は海産魚にとって本当に必要か？

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16J06812
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 壁谷 尚樹 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2016-04-22 – 2019-03-31
• キーワード: 多価不飽和脂肪酸代謝 / 不飽和化酵素 / 遺伝子ノックアウト / ゲノム編集

研究実績の概要

海産魚への変異導入を実施するため、その準備から採卵、マイクロインジェクションによる第一世代の作出、およびその解析まで行った。実験魚には、ニベ Nibea mitsukuriiを用いた。まず、Crispr/Cas9システムを利用したゲノム編集に必要なガイドRNAのデザインを行った。不飽和化酵素遺伝子2(Fads2)をターゲットとし、3種のガイドRNAをデザインした。まず、これらガイドRNAをニベ受精卵にマイクロインジェクションし、得られた孵化仔魚に目的の変異が導入されているか確認した。その結果、75%の個体において予想した領域への変異導入が確認され、用いたガイドRNAの切断効率は良好であると判断された。その後、8月から9月にかけて親魚作出のためのインジェクションを連続して行った。この際のインジェクション翌日の浮上卵率は40～60%であり、インジェクションを行わない卵(80%以上)と比較すると低下はするものの、浮上卵の孵化率は90%以上を維持したため、十分に生残させることが可能な水準であると判断した。得られた浮上卵は100 L水槽に収容し、EPA・DHA強化したワムシおよびアルテミアを順次給餌した。なおこの間、同ロット内においても大きな体長差が現れ始めたため、状況に応じて成長の遅れが激しい個体を別水槽に移動させるなどして対応した。体長が約20 mmを超え始めた段階で配合飼料への餌付けを行い、体長が30 mm程度を超えた段階で500 L水槽への移動を行った。ここまでの生残数は41尾であった。作出した第一世代の変異導入率を解析するため、胸鰭の一部から抽出したゲノムDNAを用いて、変異導入の有無を確認した。その結果、初期ロットでは56%(9/16)の個体で目的の箇所への変異導入が確認された。今後は初期ロット以降のロットも合わせて解析を続け、次世代を作出する予定である。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30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] University of Stirling(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Stirling
• [雑誌論文] A complete enzymatic capacity for long-chain polyunsaturated fatty acid biosynthesis is present in the Amazonian teleost tambaqui, Colossoma macropomum (2019)
  • 著者名/発表者名: Renato B Ferraz, Naoki Kabeya, Monica Lopes-Marques, Andre M Machado, Ricardo A Ribeiro, Ana L Salaro, Rodrigo Ozorio, L Filipe C Castro, Oscar Monroig
  • 雑誌名: Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology 巻: 227 ページ: 90～97
  • DOI: 10.1016/j.cbpb.2018.09.003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Methyl-end desaturases with ?12 and ω3 regioselectivities enable the de novo PUFA biosynthesis in the cephalopod Octopus vulgaris (2019)
  • 著者名/発表者名: Diego Garrido, Naoki Kabeya, Francisco Hontoria, Juan C Navarro, Diana B Reis, M Virginia Martin, Covadonga Rodriguez, Eduardo Almansa, Oscar Monroig
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular and Cell Biology of Lipids 巻: 1864 ページ: 1134～1144
  • DOI: 10.1016/j.bbalip.2019.04.012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A key metabolic gene for recurrent freshwater colonization and radiation in fishes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, A, N Kabeya, K Ikeya, R Kakioka, JN Cech, N Osada, MC Leal, J Inoue, M Kume, A Toyoda, A Tezuka, AJ Nagano, YY Yamasaki, Y Suzuki, T Kokita, H Takahashi, K Lucek, D Marques, Y Takehana, K Naruse, S Mori, O Monroig, N Ladd, CJ Schubert, B Matthews, CL Peichel, O Seehausen, G Yoshizaki, J Kitano
  • 雑誌名: Science 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Functional characterisation of two Δ12-desaturases demonstrates targeted production of linoleic acid as pheromone precursor in Nasonia (2019)
  • 著者名/発表者名: Florian Semmelmann, Naoki Kabeya, Miriama Malcicka, Astrid Bruckmann, Bastian Broschwitz, Kristina Straub, Rainer Merkl, Oscar Monroig, Reinhard Sterner, Joachim Ruther, Jacintha Ellers
  • 雑誌名: The Journal of Experimental Biology 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1242/jeb.201038
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] “Out of the can”: A draft genome assembly, liver transcriptome and nutrigenomics of the European sardine, Sardina pilchardus. (2018)
  • 著者名/発表者名: Andre M. Machado, Ole K. Torresen, Naoki Kabeya, Alvarina Couto, Bent Petersen, Monica Felicio, Paula F. Campos, Elza Fonseca, Narcisa Bandarra, Monica Lopes-Marques, Renato Ferraz, Raquel Ruivo, Miguel M. Fonseca, Sissel Jentoft, Oscar Monroig, Rute R. da Fonseca, L. Filipe C. Castro
  • 雑誌名: Genes 巻: 9 ページ: 485～485
  • DOI: 10.3390/genes9100485
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Desaturases and elongases involved in polyunsaturated fatty acid biosynthesis in aquatic invertebrates: a comprehensive review (2018)
  • 著者名/発表者名: Oscar Monroig, Naoki Kabeya
  • 雑誌名: Fisheries Science 巻: 84 ページ: 911～928
  • DOI: 10.1007/s12562-018-1254-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genes for de novo biosynthesis of omega-3 polyunsaturated fatty acids are widespread in animals (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kabeya, Miguel M. Fonseca, David E. K. Ferrier, Juan C. Navarro, Line K. Bay, David S. Francis, Douglas R. Tocher, L. Filipe C. Castro, Oscar Monroig
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 4 ページ: eaar6849
  • DOI: 10.1126/sciadv.aar6849
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Retention of fatty acyl desaturase 1 (fads1) in Elopomorpha and Cyclostomata provides novel insights into the evolution of long-chain polyunsaturated fatty acid biosynthesis in vertebrates (2018)
  • 著者名/発表者名: Monica Lopes-Marques, Naoki Kabeya, Yu Qian, Raquel Ruivo, Miguel M Santos, Byrappa Venkatesh, Douglas R. Tocher, L Filipe C Castro, Oscar Monroig
  • 雑誌名: BMC Evolutionary Biology 巻: 18 ページ: 157
  • DOI: 10.1186/s12862-018-1271-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 水産生物の脂肪酸代謝酵素の機能解析とその利用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 壁谷尚樹
  • 学会等名: 日本水産学会大会春季大会
  • 招待講演
• [学会発表] 魚類fads2遺伝子の改変による脂肪酸合成系改良の試み (2019)
  • 著者名/発表者名: 柿本貴広, 潮 秀樹, 壁谷尚樹, 吉崎悟朗, 木下政人
  • 学会等名: 日本水産学会大会春季大会
• [学会発表] 様々な動物種がオメガ3多価不飽和脂肪酸のde novo生合成を可能にする遺伝子を保持する (2018)
  • 著者名/発表者名: 壁谷尚樹, Fonseca, M.M., Ferrier, D.E.K., Navarro, J.C., Bay, L.K., Francis, D.S., Tocher, D.R., Castro, L.F.C., Monroig O.
  • 学会等名: マリンバイオテクノロジー学会
• [学会発表] マダコにおけるオメガ3多価不飽和脂肪酸のde novo生合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 壁谷尚樹, Garrido, D., Hontoria, F., Navarro, J.C., Reis, D.B., Martin, M.V., Rodriguez, C.R., Almansa, E., Monroig, O.
  • 学会等名: 日本水産学会大会秋季大会
• [学会発表] ゲノム編集技術を用いたfads2ノックインマダイの作出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 柿本貴広, 鷲尾洋平, 大濱光希, 壁谷尚樹, 吉崎悟朗, 家戸敬太郎, 木下政人
  • 学会等名: 日本水産学会大会秋季大会
• [学会発表] Desaturase genes enabling de novo biosynthesis of omega-3 polyunsaturated fatty acids are widespread in animals. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kabeya, N., Fonseca, M.F., Ferrier, D.E.K., Navarro, J.C., Bay, L.K., Francis, D., Tocher, D.R., Castro, L.F.C., Monroig, O.
  • 学会等名: Aoshan Forum - The 4th Workshop on Lipid Nutrition and Metabolism in Aquatic Animals
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Retracing the evolution of long-chain polyunsaturated fatty acids biosynthesis in vertebrates. (2018)
  • 著者名/発表者名: Lopes-Marques, M., Kabeya, N., Qian, Y., Ruivo, R.F., Santos, M., Venkatesh, B., Tocher, D.R., Castro, L.F.C., Monroig, O.
  • 学会等名: 31st Congress New European Society for Comparative Physiology and Biochemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Creeping up to freshwater: complementation of the DHA biosynthetic pathway in the lineage of freshwater sole (Pleuronectiformes: Achiridae). (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsushita, Y., Sanada, S., Kabeya, N., Haga, Y., Satoh, S., Yazawa, R., Yoshizaki, G.
  • 学会等名: 18th International Symposium on Fish Nutrition and Feeding
  • 国際学会
• [学会発表] Long-chain polyunsaturated fatty acid biosynthesis in Japanese eel Anguilla japonica: Cloning and functional characterization of fatty acid desaturase 1 (Fads1). (2018)
  • 著者名/発表者名: Kabeya, N., Lopes-Marques, M., Santos, M., Tocher, D.R., Castro, L.F.C., Monroig, O.
  • 学会等名: 18th International Symposium on Fish Nutrition and Feeding
  • 国際学会
• [学会発表] Essential fatty acid metabolism and requirements of the cleaner fish, ballan wrasse Labrus bergylta: Defining pathways of long-chain polyunsaturated fatty acid biosynthesis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Monroig, O., Yevzelman, S., Oboh, A. Tocher, D.R., Kabeya, N.
  • 学会等名: 18th International Symposium on Fish Nutrition and Feeding
  • 国際学会
• [学会発表] Elucidating the biosynthesis of long-chain polyunsaturated fatty acid in a freshwater fish species, Clarias gariepinus. (2018)
  • 著者名/発表者名: Oboh, A., Betancor, M.B., Kabeya, N., Navarro, J.C., Tocher, D.R., Monroig, O.
  • 学会等名: 18th International Symposium on Fish Nutrition and Feeding
  • 国際学会