| 研究課題/領域番号 |
24657058
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 研究機関 | 独立行政法人海洋研究開発機構 |
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研究代表者 |
滋野 修一 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, 研究員 (90360560)
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| 研究分担者 |
小倉 淳 徳島大学, 学内共同利用施設等, 講師 (60465929)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 化学受容 / 熱水噴出孔 / 脳 / 感覚系 / 神経系 / 進化学 / 深海 / 極限環境 |
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| 研究概要 |
深海熱水噴出孔周辺域には通常の化学組成と大きく異なる海洋環境が存在する。高温高圧下で鉱物や元素成分が溶解し、溶存ガスは飽和濃度以上に含まれ、一般的にpH が低く酸性で還元性物質に富む。カリウムとカルシウムが多く含まれ、生体に有毒なメタンや硫化水素などが高濃度で溶存しており、二酸化酸素や水素を含む貧酸素状態でかつアンモニウム、鉄イオンなどが豊富でアルカリ度が高い。このような限定された環境下に特異的に適応した動物群は、特殊な感覚システム、特に還元物センサに依存した生態系を構築していることが十分期待されるが、現在においては化学受容や環境応答に関する研究例は極めて少ない。
本研究では、熱水噴出孔の化学組成に対して帯状に分布、適応した動物相に注目して研究を行った。特にもっとも熱水近傍に適応したマリアナイトエラゴカイや長期飼育が可能なゴエモンコシオリエビなどの感覚系および脳中枢の組織および顕微形態を明らかにし、化学刺激物質に対する反応応答の類型化を行った。選択された熱水固有種のRNAから嗅覚・味覚受容体遺伝子をRNAseqの手法により網羅的に単離した。分子系統解析や発現場所からその機能を予測した候補遺伝子は、卵細胞や培養細胞への遺伝子導入を介して受容体の反応特性を規定する予定である。
本研究によって、熱水適応種の化学受容機構の基礎的な機能が明らかになることにより、動物界での多様性や、さらには環境認識能力の限界を特定できることが予想される。また、産業的な観点から現在開発が進行している高感度生体センサのためのユニークな素子を提供し、高温・高圧耐性能を持った生体センサを開発するための基盤を提供する。
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| 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
RNAシーケンスによる数種の配列決定が順調に解析が進展していること。化学物質の噴射刺激実験から、過酸化水素などのストレス物質など活性酸素に対する高感度受容能力を示唆する結果が得られたこと。それらにより、今後特定の遺伝子群に注目した解析に移行が可能である。
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| 今後の研究の推進方策 |
網羅的に得られた遺伝子配列から相同遺伝子を単離して、系統関係および多様度合いを明らかにする。そのクラスター解析から、類似した機能を持った受容体ファミリーを特定する。化学噴射実験から得られた、高感度能とその受容体を他の動物の研究から推定し、熱水動物における相同遺伝子の全長を決定する。培養細胞などにその遺伝子を導入して、実際に単一遺伝子レベルにおける化学受容能力およびその高感度性を調べる。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
今後、生理学実験や遺伝子発現の解析に移行することから、当初の予定通り、関連する電気生理学関連機器および試薬を購入していく。また、RNAの発現解析による試薬を購入する。
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