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2016 年度 実施状況報告書

孵化酵素の多重コピー遺伝子がもたらすメダカ属魚類の孵化環境への適応進化

研究課題

研究課題/領域番号 16K18593
研究機関上智大学

研究代表者

川口 眞理  上智大学, 理工学部, 准教授 (00612095)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードmedaka / adaptation / hatching
研究実績の概要

ルソンメダカ、セレベスメダカ、インドメダカ、ハブスメダカ、ジャワメダカのBACライブラリーからHCE遺伝子のスクリーニングを行い、それぞれ3、8、3、1、7クローンを同定した。これらのBACクローンの全長配列の決定を行い、スクリーニングを行った5種すべてのHCEクラスターの配列を得ることができた。
メダカ属は大きく3つの系統に分けられている。それらはラティペスグループ、セレベスグループ、ジャワグループである。このうちジャワグループには、今回クラスター構造を明らかにしたインドメダカ、ハブスメダカ、ジャワメダカの3種が含まれる。この3魚種のクラスター構造は転写方向を含めてよく保存されていた。また、ラティペスグループにはルソンメダカと全ゲノム配列が決定されているミナミメダカが属しており、両魚種間でクラスター構造は類似していたが、ジャワグループの構造とは異なっていた。セレベスグループからはセレベスメダカ1種のみしか解析できていないが、他の2グループの構造とは異なっていた。これらの結果から、グループ内ではクラスター構造が保存されているもののグループ間では保存されていないことが示唆された。
興味深いことに、ラティペスグループのみでHCE様遺伝子であるAHCE遺伝子がHCE遺伝子クラスター内に見つかった。ミナミメダカのゲノムには1個のAHCE遺伝子と1個のAHCE偽遺伝子があった。ミナミメダカのAHCEの組換えタンパク質を作製して卵膜分解活性を調べてみたところ卵膜分解活性が低かった。一方、ルソンメダカでは2個のAHCE遺伝子が見つかるが、HCEは1個のみがゲノム上にあり、3つのHCE遺伝子が偽遺伝子化していることが分かった。これらの結果から、ルソンメダカでは偽遺伝子化したHCEの代用として機能している可能性もあると考えられため、今後明らかにしたい。

現在までの達成度 (区分)
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

BACライブラリーのスクリーニングおよびクローンの配列決定により、5種類のメダカ属のHCEクラスターの構造を明らかにすることができ、HCE遺伝子の環境適応進化を調べるための今後の実験の土台を作ることができた。

今後の研究の推進方策

5種のメダカ属魚種のHCE遺伝子のクラスター構造を明らかにすることができた。今後は各HCEの組換えタンパク質を作製し、卵膜分解における至適塩濃度を調べることにより、各HCE遺伝子が淡水型酵素なのか塩水型酵素なのかを明らかにする。さらに、ミナミメダカの2種類のHCE(MHCE21とMHCE23)の配列をそれぞれ部分的に入れ替えた変異組換えHCEを作製することにより、至適塩濃度の違いをもたらすアミノ酸残基を同定する。これらの結果を総合的して、メダカ属の進化過程でどのようにしてHCE遺伝子が至適塩濃度の違いを示すようになったかを考察する。
セレベスグループに属する魚種はこれまでのところセレベスメダカのみHCEクラスターの構造を明らかにできている。今後は同グループに属する他のメダカ(ウォウォラエメダカやマルモラータスメダカ)のHCEクラスターの構造を明らかにする。特に、ウォウォラエメダカは淡水でのみ生息できることから、生息地とクラスター構造の関係について考察できることが期待される。
ラティペスグループのみにAHCE遺伝子が存在することが分かった。このグループ内で最も原始的な種としてメコンメダカがいる。そこで、メコンメダカのHCEクラスターの構造を明らかにすることで、AHCE遺伝子の進化過程を明らかにできるだろう。また、ミナミメダカにおいてAHCEは卵膜分解活性が低く、その機能はまだわかっていない。今回、ルソンメダカにおいてAHCE遺伝子が2個見つかったことから、AHCE遺伝子が孵化酵素としての機能を持つことが期待される。そこで、ミナミメダカやルソンメダカにおけるAHCE遺伝子の発現をRT-PCRやin situハイブリダイゼーション法により明らかにするとともに、孵化液(卵飼育液)からAHCEを精製し、その機能を明らかにしたい。

次年度使用額が生じた理由

残高がわずかであり、試薬を購入できる金額ではなかったため、次年度に繰り越した。

次年度使用額の使用計画

2017年度に消耗品の購入資金として使用する。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Comparison of Egg Envelope Thickness in Teleosts and its Relationship to the Sites of ZP Protein Synthesis2017

    • 著者名/発表者名
      Kaori Sano, Mari Kawaguchi, Keita Katano, Kenji Tomita, Mayu Inokuchi, Tatsuki Nagasawa, Junya Hiroi, Toyoji Kaneko, Takashi Kitagawa, Takafumi Fujimoto, Katsutoshi Arai, Masaru Tanaka, and Shigeki Yasumasu
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1002/jez.b.22729

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] タツノオトシゴの育児嚢を構成する組織の形成過程2017

    • 著者名/発表者名
      原田明里・川口眞理
    • 学会等名
      第69回日本動物学会関東支部
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス、東京都・文京区
    • 年月日
      2017-03-20 – 2017-03-20
  • [学会発表] タツノオトシゴの育児嚢の形成はアンドロゲンによって誘導される2017

    • 著者名/発表者名
      高梨亜登・川口眞理
    • 学会等名
      第69回日本動物学会関東支部
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス、東京都・文京区
    • 年月日
      2017-03-20 – 2017-03-20
  • [学会発表] チョウザメにおける孵化腺細胞の分泌様式2017

    • 著者名/発表者名
      会田裕貴・長澤竜樹・川口眞理・安増茂樹
    • 学会等名
      第69回日本動物学会関東支部
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス、東京都・文京区
    • 年月日
      2017-03-20 – 2017-03-20
  • [学会発表] CRISPR/Cas9法によるメダカKLF17遺伝子のノックアウト2017

    • 著者名/発表者名
      日野由佳子・長澤竜樹・川口眞理・安増茂樹
    • 学会等名
      第69回日本動物学会関東支部
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス、東京都・文京区
    • 年月日
      2017-03-20 – 2017-03-20
  • [学会発表] ニジマス孵化酵素の卵膜分解機構2017

    • 著者名/発表者名
      竹野陸央・藤田正博・藤田恭子・川口眞理・安増茂樹
    • 学会等名
      第69回日本動物学会関東支部
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス、東京都・文京区
    • 年月日
      2017-03-20 – 2017-03-20
  • [学会発表] おさかな周期表~魚類の多様な系統と分類の理解をめざして~2017

    • 著者名/発表者名
      川口眞理・西田 睦
    • 学会等名
      第101回日本生物教育学会
    • 発表場所
      東京学芸大学、東京都・小金井市
    • 年月日
      2017-01-07 – 2017-01-08
  • [学会発表] Morphological observation of formation of seahorse brood pouch2016

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Okubo, Mari Kawaguchi
    • 学会等名
      Non-conventional animal models surfing the new waves of cutting-edge technologies. Joint Meeting of the 22nd International Congress of Zoology and the 87th meeting of Zoological Society of Japan
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学、沖縄県・国頭郡
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-19
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular co-evolution of a hatching enzyme and its substrate2016

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Yasumasu, Kaori Sano, Tatsuki Nagasawa, and Mari Kawaguchi
    • 学会等名
      Joint Meeting of the 22nd International Congress of Zoology and the 87th meeting of Zoological Society of Japan
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学、沖縄県・国頭郡
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Production of a neofunctionalized hatching enzyme from a recombinant enzyme with ancestral activity by amino acid mutation2016

    • 著者名/発表者名
      aori Sano, Shuhei Ohno, Akitaka Izuha, Mari Kawaguchi, Shigeki Yasumasu
    • 学会等名
      Joint Meeting of the 22nd International Congress of Zoology and the 87th meeting of Zoological Society of Japan
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学、沖縄県・国頭郡
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-19
    • 国際学会
  • [学会発表] The conserved enhancer of the hatching enzyme gene in ray-finned fish2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuki Nagasawa, Tohru Yano, Mari Kawaguchi, Shigeki Yasumasu, and Masataka Okabe
    • 学会等名
      Joint Meeting of the 22nd International Congress of Zoology and the 87th meeting of Zoological Society of Japan
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学、沖縄県・国頭郡
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-19
    • 国際学会
  • [学会発表] タツノオトシゴの育児嚢の形態学的観察2016

    • 著者名/発表者名
      大窪遼平・川口眞理
    • 学会等名
      第49回日本魚類学会
    • 発表場所
      岐阜大学、岐阜県・岐阜市
    • 年月日
      2016-09-23 – 2016-09-26
  • [学会発表] タツノオトシゴ類の孵化様式2016

    • 著者名/発表者名
      川口眞理・大窪遼平・川原玲香・井ノ口繭・金子豊二
    • 学会等名
      生物資源ゲノム解析拠点シンポジウム・研究発表会
    • 発表場所
      東京農業大学、東京都・世田谷区
    • 年月日
      2016-09-06 – 2016-09-06
  • [学会発表] メダカ属は淡水型と汽水型の2種類の孵化酵素をもつのか?2016

    • 著者名/発表者名
      福岡明子・竹花佑介・豊田敦・成瀬清・安増茂樹・川口眞理
    • 学会等名
      第18回日本進化学会
    • 発表場所
      東京工業大学、東京都・目黒区
    • 年月日
      2016-08-25 – 2016-08-28
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ孵化酵素遺伝子のエンハンサー解析2016

    • 著者名/発表者名
      長澤竜樹・矢野十織・川口眞理・安増茂樹・岡部正隆
    • 学会等名
      第18回日本進化学会
    • 発表場所
      東京工業大学、東京都・目黒区
    • 年月日
      2016-08-25 – 2016-08-28
  • [学会発表] 真骨魚類卵膜遺伝子の進化2016

    • 著者名/発表者名
      佐野香織・島田将・川口眞理・安増茂樹
    • 学会等名
      第18回日本進化学会
    • 発表場所
      東京工業大学、東京都・目黒区
    • 年月日
      2016-08-25 – 2016-08-28
  • [学会発表] タツノオトシゴの育児嚢の形成2016

    • 著者名/発表者名
      川口眞理
    • 学会等名
      第2回ユニークな少数派実験動物を扱う若手が最先端アプローチを勉強する会
    • 発表場所
      岡崎カンファレンス、愛知県・岡崎市
    • 年月日
      2016-08-21 – 2016-08-22
    • 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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