サンゴに共生する褐虫藻核ゲノムのエピゲノミクス

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K07454
• 研究機関: 沖縄科学技術大学院大学
• 研究代表者: 將口 栄一 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, 研究員 (90378563)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 渦鞭毛藻 / エピゲノム / サンゴ / ヒドロキシメチルウラシル / メチルシトシン / 核ゲノム

研究実績の概要

サンゴに共生する種や赤潮の原因となる種を含む渦鞭毛藻類は、海洋環境を考えていく上で非常に重要な真核生物のグループである。しかしながらゲノムサイズが他の真核生物に比べ非常に大きいといったことなどから、ゲノムレベルでの研究は、渦鞭毛藻類の姉妹群であるアピコンプレクサ類（マラリア原虫を含む）などに比べると進んでいない。さらに渦鞭毛藻核は、クロマチン構造が観察されてきていないなど、非常にユニックな染色体構造を持ち、真核生物の中で唯一、ヒドロキシメチルウラシルという特殊なDNA修飾を受けていることが40年前から知られている。それにもかかわらず、ゲノムのどの領域がDNA修飾を受けているのかについてはよく分かっていない。
本年度はゲノムを解読した、サンゴに共生する褐虫藻3種の核ゲノムが温度や紫外線量の変化に対してどのような反応を示しているのかを解析するための実験を行った。各条件下で培養した褐虫藻のゲノムDNAを抽出し、質量分析による解析を行うことにより、DNA修飾の割合が最も大きく変化する条件を探った。その結果、褐虫藻では通常の培養条件下においてゲノムDNA全体の約5%がヒドロキシメチルウラシルへの修飾を受けていることが明らかになった。一方でメチルシトシンへの修飾は約1%であった。これらの結果から、今後もっともDNA修飾率の割合が変化する条件下のDNAを用いて、DNA修飾を受ける領域の詳細を明らかにしていく上での基盤が整ったと考えられる。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

３種の褐虫藻を用いた温度や紫外線ストレス下でのDNA修飾の変化を質量分析で調べる実験をすべて終える予定であったが、DNA抽出を行う過程でのミスにより質量分析での解析を平成29年度も続ける必要があるため。

今後の研究の推進方策

平成28年度に予定していたストレス実験とDNA抽出の部分をパートタイムの技術員にサポートしてもらうことにより、29年度は計画通りに進めることが可能であると考えている。またPacBioシーケンサーによりDNA修飾領域を特定する予定であるが、質をあげるために、ナノポアシーケンサー等、さらに最新の技術も用いることができないかを検討していく。

研究成果

• [雑誌論文] Comparative genomics explains the evolutionary success of reef-forming corals (2016)
  • 著者名/発表者名: Bhattacharya, D., Agrawal, S., Aranda, M., Baumgarten, S., Belcaid, M., Drake, J.L., Erwin, D., Foret, S., Gates, R.D., Gruber, D.F., Kamel, B., Lesser, M.P., Levy, O., Liew, Y.J., MacManes, M., Mass, T., Medina, M., Mehr, S., Meyer, E,, Price, D.C., Putnam, H.M., Qiu, H., Shinzato, C., Shoguchi, E. et al.
  • 雑誌名: Elife 巻: 5 ページ: e13288
  • DOI: 10.7554/eLife.13288
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] サンゴAcropora digitiferaに共生する褐虫藻のオルガネラゲノムの多様性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 將口栄一、善岡祐輝、新里宙也、佐藤矩行
  • 学会等名: 日本藻類学会
  • 発表場所: 高知大学
  • 年月日: 2017-03-23 – 2017-03-26
• [学会発表] Diversification of toxin-related genes in the genome of a symbiotic dinoflagellate, Symbiodinium sp. (2016)
  • 著者名/発表者名: Eiichi Shoguchi, Girish Beedessee
  • 学会等名: 日本生化学会
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2016-09-25 – 2016-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] 共生性渦鞭毛藻Symbiodiniumのゲノム進化のパターン (2016)
  • 著者名/発表者名: 將口栄一、新里宙也、多田一風太、久田香奈子、佐藤矩行
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-09-16 – 2016-09-18
  • 招待講演