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2020 年度 実施状況報告書

発光メカニズム解明による全地球規模での発光生物フロンティア開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18KK0199
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

三谷 恭雄  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (10358103)

研究分担者 蟹江 秀星  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (10828304)
近江谷 克裕  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 招聘研究員 (20223951)
二橋 亮  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (50549889)
光田 展隆  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (80450667)
研究期間 (年度) 2018-10-09 – 2023-03-31
キーワード発光生物 / ルシフェラーゼ / ルシフェリン / ゴカイ / 分子系統解析 / ウミホタル
研究実績の概要

本研究では、世界に散在する発光生物について発光酵素の取得等を通じて、その多様性を明らかにするとともに、発光機能獲得の意義に迫ろうとしている。当初の予定では、主に米国の研究者と共同で北米産の発光ゴカイについて研究を進めることを想定していたが、COVID-19の影響により、北米での研究実施が困難な状況が続いているため、これまでに共同研究を進めていたカリブ海のウミホタルについて遺伝子情報を共有し、発現コンストラクトを人工合成することでそれらの機能解析を進めた。これらの酵素特性を日本産ウミホタルのものと比較することで、興味深い結果が得られたことから、論文としてとりまとめMolecular Ecology誌に受理された(出版年度はR3年度となったためリストには掲載されていない)。さらにウミホタルルシフェラーゼに関しては、別の海外研究者と新たな観点からの共同研究を実施し、Angewandte Chemie International Edition誌に受理・掲載された。また、関連する研究として、ウミホタルルシフェリンがヒトalpha-1酸性糖タンパク質によって特異性高く発光することを見出し、これまで主にサンドイッチELISA法などで検出されていた当該タンパク質を十分な感度でより簡便に検出できる可能性を見出した。この成果はInternational Journal of Molecular Sciences誌に受理・掲載された。また、その他の発光生物種についてもルシフェラーゼの同定などの研究を進めているところであり、R3年度中には論文投稿まで進めることができると考えている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究の大きな柱の一つであった外国での共同研究先との合同フィールドワークが実施できていないという点において、想定より進捗が遅れている側面はある。しかしながら、フィールドワークでは必ずしも想定している生物試料が十分量確保できないケースも多くあるため、普段からある程度はそうした状況も考慮して研究を計画しているため、対象とする国内種を増やすなど実施手段を工夫しつつ本課題に沿った研究が実施できており、全体の進捗には大きな影響はないものと考えている。

今後の研究の推進方策

COVID-19の先行きは見通せない部分もあるが、状況が改善した場合には、可能な範囲で米国等での共同フィールドワークを実施したいと考えている。また、生物試料については、遺伝子情報や半精製物といった形で共同研究先から共有してもらい研究を進めることも検討する。生きた生物種がなければできない研究については、国内種に絞って研究を実施する。

次年度使用額が生じた理由

外国旅費として想定していた部分の執行がなくなり、代わりに国内での試料採取旅費として執行しているものの、想定額を大きく下回った。また、テレワークの影響もあり、実験室での実験を減らして、次世代シーケンサーのデータ解析を主に進めたため物品費も想定を下回っている。翌年度分として請求している額は、より効率的にデータ解析を進めるための人件費として執行を計画している。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of California Santa Barbara(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of California Santa Barbara
  • [国際共同研究] New York University, Abu Dhabi(アラブ首長国連邦)

    • 国名
      アラブ首長国連邦
    • 外国機関名
      New York University, Abu Dhabi
  • [雑誌論文] Mechanically Assisted Bioluminescence with Natural Luciferase2020

    • 著者名/発表者名
      Schramm Stefan、Al‐Handawi Marieh B.、Karothu Durga Prasad、Kurlevskaya Anastasiya、Commins Patrick、Mitani Yasuo、Wu Chun、Ohmiya Yoshihiro、Naumov Pan?e
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 ページ: 16485~16489

    • DOI

      10.1002/anie.202007440

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Luminescence of Cypridina Luciferin in the Presence of Human Plasma Alpha 1-Acid Glycoprotein2020

    • 著者名/発表者名
      Kanie Shusei、Komatsu Mami、Mitani Yasuo
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 21 ページ: 7516~7516

    • DOI

      10.3390/ijms21207516

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [備考] 産業技術総合研究所

    • URL

      https://www.aist.go.jp/

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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