単離腎ネフロン分節からのトランスクリプトーム：広塩性のマスター分子解明に向けて

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26650110
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 兵藤 晋 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (40222244)
• 研究分担者: 工樂 樹洋 国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, ユニットリーダー (40391940)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 広塩性 / 軟骨魚類 / オオメジロザメ / 腎臓 / 水電解質代謝 / 再吸収 / プロラクチン / RNA-seq

研究実績の概要

本研究では、広塩性と狭塩性の違いを決定する因子を見出すことを目的とし、軟骨魚類では数少ない広塩性種であるオオメジロザメの腎臓の解析を進めている。複雑な腎ネフロンのうち、後部遠位尿細管（LDT）は低塩分環境においてのみ特定のイオン輸送体を発現する。そこでこの後部遠位尿細管の機能を調節する因子の探索を目的とした。
１）26年度には4個体（海水群と淡水群各2個体ずつ）の腎臓を用いてRNA-seqを行ったが、27年度は発現が異なる遺伝子の同定を進めた。インフォマティクス解析により、すでに発現が顕著に変化することを見出しているNaCl共輸送体以外にも、多数の電解質輸送体、水チャネルなどの発現が変化することがわかった。多くの場合、発現量の違いが統計的に有意であることがqPCRにより確認されている。
２）淡水環境で重要なNaCl再吸収に関わる遺伝子について、腎ネフロンでの局在を調べたところ、LDT以外にも、集合細管において、NaCl共輸送体や上皮性ナトリウムチャネルなどの発現が淡水移行によって出現するようになることがわかった。我々の尿素再吸収モデルをもとに考えると、集合細管でのNaCl再吸収亢進は、最終的に尿素再吸収を促進することが目的であると示唆された。
３）26年度に、真骨魚類において淡水適応に重要なプロラクチンが、軟骨魚類にも存在することを見出した。27年度には、プロラクチン受容体のクローニングにも世界で初めて成功した。さらにRNA-seqにより、真骨魚類のカルシウム調節を行うスタニオカルシンも軟骨魚類で初めて同定した。スタニオカルシンやインスリン様成長因子も腎臓での発現が淡水群と海水群で異なることから、プロラクチンを含め、広塩性の支配に関わる候補因子を多数同定することができた。

研究成果

• [国際共同研究] ディーキン大学/タスマニア大学(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: ディーキン大学/タスマニア大学
• [国際共同研究] ハワイ大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ハワイ大学
• [雑誌論文] Distribution and dynamics of branchial ionocytes in houndshark reared in full-strength and diluted seawater environments. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takabe, S., Inokuchi, M., Yamaguchi, Y. and Hyodo, S.
  • 雑誌名: Comparative Biochemistry and Physiology Part A 巻: 198 ページ: 22-32
  • DOI: 10.1016/j.cbpa.2016.03.019
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Morphological and molecular investigation of the holocephalan elephant fish nephron: the existence of a countercurrent-like configuration and two separate diluting segments in the distal tubule. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kakumura, K., Takabe S., Takagi W., Hasegawa K., Konno N., Bell J.D., Toop T., Donald J.A., Kaneko T. and Hyodo S.
  • 雑誌名: Cell and Tissue Research 巻: 362 ページ: 677-688
  • DOI: 10.1007/s00441-015-2234-4
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A shift in anterior-posterior positional information underlies the fin-to limb evolution. (2015)
  • 著者名/発表者名: Onimaru, K., Kuraku, S., Takagi, W., Hyodo, S., Sharpe, J. and Tanaka, M.
  • 雑誌名: eLife 巻: 4 ページ: e07048
  • DOI: 10.7554/eLife.07048
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neurophypophysial hormones regulate amphibious behavior in the mudskipper goby. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, T., Nishiyama, Y., Ikeda, A., Takahashi, H., Hyodo, S., Kagawa, N. and Sakamoto, H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: e0134605
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0134605
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discovery of conventional prolactin from the holocephalan elephant fish, Callorhinchus milii. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, Y., Takagi, W., Kuraku, S., Moriyama, S., Bell, J.D., Seale, A.P., Lerner, D.T., Grau, E.G. and Hyodo, S.
  • 雑誌名: General and Comparative Endocrinology 巻: 224 ページ: 216-227
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2015.08.020
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evolution of retinoic acid receptors in chordates: insights from three lamprey species, Lampetra fluviatilis, Petromyzon marinus, and Lethenteron japonicum. (2015)
  • 著者名/発表者名: Campo-Paysaa, F., Jandzik, D., Takio-Ogawa, Y., Cattell, M.V., Neef, H.C., Langeland, J.A., Kuratani, S., Medeiros, D.M., Mazan, S., Kuraku, S., Laudet, V. and Schubert, M.
  • 雑誌名: EvoDevo 巻: 6 ページ: 18
  • DOI: 10.1186/s13227-015-0016-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Optimization and cost-saving in tagmentation-based mate-pair library preparation and sequencing. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi, K., Nishimura, O., Itomi, K., Tanegashima, C. and Kuraku, S.
  • 雑誌名: Biotechniques 巻: 58 ページ: 253-257
  • DOI: 10.2144/000114288
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reevaluating Emx gene phylogeny: homopolymeric amino acid tracts as a potential factor obscuring orthology signals in cyclostome genes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Noro, M., Sugahara, F. and Kuraku, S.
  • 雑誌名: BMC Evolutionary Biology 巻: 15 ページ: 78
  • DOI: 10.1186/s12862-015-0351-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optimizing and benchmarking de novo transcriptome sequencing: from library preparation to assembly evaluation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hara, Y., Tatsumi, K., Yoshida, M., Kajikawa, E., Kiyonari, H. and Kuraku S.
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 16 ページ: 977
  • DOI: 10.1186/s12864-015-2007-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 広塩性軟骨魚オオメジロザメの腎機能に関する分子生理学的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 今関到、工樂樹洋、原雄一郎、兵藤晋
  • 学会等名: 平成28年度日本水産学会春季大会
  • 発表場所: 東京海洋大学品川キャンパス、東京
  • 年月日: 2016-03-26 – 2016-03-30
• [学会発表] Dynamics of plasma corticosteroid in cannulated houndsharks under various stress condition. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ayuko Iki and Susumu Hyodo
  • 学会等名: 日本比較内分泌学会第40回大会（CompBiol 2015）
  • 発表場所: JMSアステールプラザ、広島
  • 年月日: 2015-12-11 – 2015-12-13
• [学会発表] Distribution and function of neurohypophysial hormone receptors in catshark. (2015)
  • 著者名/発表者名: Natsuki Inoue, Yoko Yamaguchi, Hiroyuki Kaiya, Shigehiro Kuraku and Susumu Hyodo
  • 学会等名: 日本比較内分泌学会第40回大会（CompBiol 2015）
  • 発表場所: JMSアステールプラザ、広島
  • 年月日: 2015-12-11 – 2015-12-13
• [学会発表] アクアポリンの局在から明らかとなった軟骨魚類腎臓における尿素再吸収機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷川久美、角村佳吾、兵藤晋
  • 学会等名: 日本動物学会第86回大会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2015-09-17 – 2015-09-19
• [学会発表] トラザメの下垂体における糖タンパク質ホルモンcDNAのクローニングと発現部位の同定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 内田勝久、井上夏紀、兵藤晋、香川浩彦
  • 学会等名: 日本動物学会第86回大会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2015-09-17 – 2015-09-19
• [学会発表] 両生類における新規AQPの同定及びAQPの分子進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井凌、柴田侑毅、垣内裕貴、嘉手苅将、常磐俊大、兵藤晋、内山実、宇根有美、スタンリー ヒルヤード、長井孝紀、鈴木雅一
  • 学会等名: 日本動物学会第86回大会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2015-09-17 – 2015-09-19
• [学会発表] Assessing vertebrate homolog space (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuraku, S.
  • 学会等名: 4th Quest for Orthologs Meeting
  • 発表場所: Barcelona Biomedical Research Park, Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Vanishing phylogenetic signals? revisiting molecular phylogenies of cyclostome genes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuraku, S.
  • 学会等名: Symposium on Palaeontological and molecular approaches to early vertebrate evolution
  • 発表場所: Uppsala University, Uppsala, Sweden
  • 年月日: 2015-05-12 – 2015-05-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Handbook of Hormones, Comparative Endocrinology for Basic and Clinical Research (2015)
  • 著者名/発表者名: Hyodo, S.
  • 総ページ数: 39-52
  • 出版者: Neurohypophysial Hormone Family
• [備考] 東京大学大気海洋研究所・生理学分野・兵藤晋
  • URL: http://seiri-aori.org/index.php?id=12
• [備考] 理化学研究所・ライフサイエンス技術基盤研究センター・分子配列比較解析ユニット・工樂樹洋
  • URL: http://www2.clst.riken.jp/phylo/index.html