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

2018 年度 実績報告書

• 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: recombinant protein / enzyme activity

研究実績の概要

ミナミメダカは、至適塩濃度が異なる2種類のHCEアイソザイムをもつ。至適塩濃度の違いをもたらすアミノ酸残基を同定するために、両者でアミノ酸変異が見られる部位に一方を基に他方のアミノ酸残基に置き換えた変異HCEタンパク質を作製した。両者の間には9ケ所のアミノ酸変異が見られる。アミノ酸の性質が大きく変わる部位を置き換えた種々の変異組換えHCEを作製した。その結果、淡水型のHCEから塩水型のHCEへの変異は2ヶ所のアミノ酸残基の変異によってもたらされることが分かった。ところが、同じ領域を塩水型HCEから淡水型HCEのアミノ酸残基に変異させても至適塩濃度に違いがもたらされなかった。
塩水型HCEを基に部分的に淡水型HCEのアミノ酸変異を導入する方法では原因アミノ酸変異を同定することが困難と判断し、淡水型HCEを基に徐々に塩水型HCEのアミノ酸変異を導入していき、淡水型の活性が維持されるか否かを調べることにした。まず、淡水型HCEの立体構造モデルを作製し、立体構造上変異サイトが近接してる２ヶ所のみを塩水型HCEのアミノ酸残基に変異させた。合計5種類（1つは1ヶ所の変異のみ）の変異HCEを作製すると、4つが塩水型HCEの活性を示すようになった。この結果は、４～７ヵ所の変異が淡水型HCEの活性に重要である可能性を示している。そこで、淡水型HCEの活性に寄与しない２ヵ所の変異に加えて1ヵ所ずつ塩水型HCEの変異を導入した合計7種類の変異組換えHCEを作製した。しかしながら、すべてが淡水型HCEの活性を示した。このことは、すべての変異が単独では至適塩濃度の違いをもたらさず、複数のアミノ酸残基の変異が組み合わさって至適塩濃度の違いをもたらしていることを示している。

研究成果

• [雑誌論文] Translocation of promoter-conserved hatching enzyme genes with intron-loss provides a new insight in the role of retrocopy during teleostean evolution. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tatsuki Nagasawa, Mari Kawaguchi, Tohru Yano, Sho Isoyama, Shigeki Yasumasu, and Masataka Okabe.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 2447
  • DOI: 10.1038/s41598-019-38693-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome sequence of the euryhaline Javafish medaka, Oryzias javanicus: a small aquarium fish model for studies on adaptation to salinity. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Takehana, Margot Zahm, Cedric Cabau, Christophe Klopp,Celine Roques, Olivier Bouchez, Cecile Donnadieu, Celia Barrachina, Laurent Journot, Mari Kawaguchi, Shigeki Yasumasu,Satoshi Ansai, Kiyoshi Naruse, Koji Inoue, Chuya Shinzato, Manfred Schartl, Yann Guiguen, and Amaury Herpin
  • 雑誌名: BioRxiv 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1101/593673
  • 国際共著
• [雑誌論文] Male parental assistance in embryo hatching of barred-chin blenny Rhabdoblennius nitidus (2019)
  • 著者名/発表者名: Kaori Sano, Risa Yokoyama, Takako Kitano, Takeshi Takegaki, Nobumasa Kitazawa, Toyoji Kaneko, Yoshihide Nishino, Shigeki Yasumasu, and Mari Kawaguchi
  • 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.22854
  • 査読あり
• [雑誌論文] IFPA meeting 2018 workshop report I: Reproduction and placentationamong ocean-living species; placental imaging; epigenetics and extracellularvesicles in pregnancy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ganesh Acharya, Marisa Bartolomei, Anthony M. Carter, Larry Chamley, Charles F. Cotton, Junichi Hasegawa, Yuri Hasegawa, Satoshi Hayakawa, Mari Kawaguchi, et al.
  • 雑誌名: Placenta 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.placenta
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 図書紹介：タツノオトシゴ図鑑 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口眞理
  • 雑誌名: 魚類学雑誌 巻: 65 ページ: 217-217
• [雑誌論文] 究極のイクメン魚―タツノオトシゴ (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口眞理
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 36 ページ: 604-608
• [学会発表] タツノオトシゴの育児嚢の形成に関わる候補遺伝子の発現パターン (2019)
  • 著者名/発表者名: 原田明里・川原玲香・川口眞理
  • 学会等名: 第71回日本動物学会関東支部
• [学会発表] メダカの卵膜硬化に関与するトランスグルタミナーゼ (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤千優・川口眞理・安増茂樹
  • 学会等名: 第71回日本動物学会関東支部
• [学会発表] キュウリウオ目に存在する3つの孵化酵素の卵膜分解系：タンパク質機能性は、合目的で洗練されたシステムに進化する (2019)
  • 著者名/発表者名: 小島利恵子・松田千紘・高江洲雪子・川口眞理・安増茂樹
  • 学会等名: 第71回日本動物学会関東支部
• [学会発表] ヨウジウオ科魚類の育児嚢の進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口眞理
  • 学会等名: 第51回日本魚類学会
• [学会発表] Formation of seahorse brood pouch (2018)
  • 著者名/発表者名: Mari Kawaguchi
  • 学会等名: International Federation of Placenta Associations
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 骨魚類孵化酵素遺伝子のイントロン消失メカニズム―ゲノム構造の進化的制約から解放された遺伝子の分子進化― (2018)
  • 著者名/発表者名: 長澤竜樹・川口眞理・矢野十織・礒山翔・安増茂樹・岡部正隆
  • 学会等名: 第89回日本動物学会
• [学会発表] ニジマス孵化酵素の卵膜分解機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹野陸央・川口眞理・安増茂樹
  • 学会等名: 第89回日本動物学会
• [学会発表] タツノオトシゴの育児嚢の形成に関わる分化因子の探査 (2018)
  • 著者名/発表者名: 原田明里・川原玲香・川口眞理
  • 学会等名: 第89回日本動物学会
• [学会発表] 孵化酵素遺伝子のイントロン消失メカニズム：分子進化におけるレトロコピーの新たな役割の考察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 長澤竜樹・川口眞理・矢野十織・礒山翔・安増茂樹・岡部正隆
  • 学会等名: 第20回日本進化学会
• [学会発表] Molecular evolution of transglutaminase responsible for egg envelope hardening in fish (2018)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Yasumasu, Miyuki Horie, Tatsuki Nagasawa, Akira Oike, Mari Kawaguchi
  • 学会等名: 第24回小型魚類研究会
• [学会発表] タツノオトシゴの育児嚢の形成のカギを握る遺伝子は何か？ (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口眞理・原田明里
  • 学会等名: 第4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
• [学会発表] Sub-functionalization of hatching enzyme genes during evolution of sticklebacks (2018)
  • 著者名/発表者名: Mari Kawaguchi, Kaori Sano, and Shigeki Yasumasu
  • 学会等名: 9th International Conference on Stickleback Behavior and Evolution
  • 国際学会
• [図書] 『魚類学の百科事典』8章「孵化」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口眞理
  • 総ページ数: 704
  • 出版者: 丸善
  • ISBN: 4621303171
• [図書] 『魚類学の百科事典』9章「孵化に関わる遺伝子」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口眞理
  • 総ページ数: 704
  • 出版者: 丸善
  • ISBN: 4621303171