動物発生における超硫黄分子

2023 年度 実績報告書

• 研究領域: 新興硫黄生物学が拓く生命原理変革
• 研究課題/領域番号: 22H05556
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 小林 麻己人 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (50254941)
• 研究期間 (年度): 2022-06-16 – 2024-03-31
• キーワード: 超硫黄分子 / ゼブラフィッシュ / 動物発生 / 遺伝子破壊

研究実績の概要

超硫黄分子は生命体に有益な効果をもたらすと同時に有害な影響も与える。動物発生の各過程においても重要な機能を果たしていると予想されるが、これまでほとんど研究がなされていない。本研究では、動物発生における超硫黄分子の機能を明らかにするとともに、その時空間特異的な量的変化を解明することを目的とした。戦略には、発生が早く、薬剤処理・ライブイメージング・遺伝学的解析が簡便・迅速にできるゼブラフィッシュを活用することにした。具体的には、１）ゼブラフィッシュ胚・稚魚における超硫黄分子量を増減させ、その影響を観察すること、２）ゼブラフィッシュ胚・稚魚の透明性を活かして、発生に応じて変化する各組織における時空間特異的な超硫黄分子量を測定すること、を２年間で行う計画とした。
本年度は、初年度に系統化した超硫黄分子産生酵素cars2, cbsb, cthの遺伝子破壊系統とcbsbの発現上昇が観察されるkeap1a;keap1b二重破壊系統の表現型解析を行った。その結果、いずれのホモ成魚も致死となることがわかり、生体における硫黄代謝の重要性が示唆された。興味深いのは、超硫黄分子が増えていると予想されるkeap1a;keap1b破壊系統がもっとも早期の稚魚期に致死となることであった。加えて、野生型ゼブラフィッシュ胚の総ポリスルフィド量を質量分析で測定したところ、発生初期には超硫黄分子量を高く保ち、発生に伴い、減らす制御があることが示唆された。さらに、硫化ナトリウムをゼブラフィッシュ胚や稚魚に処理すると発生毒性を示した。これらを考え合わせると、超硫黄分子はむしろ発生を抑制作用があり、発生進行には超硫黄分子を含む還元型硫黄代謝物の減少が必要であるとの仮説が成り立った。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Congenital anaemia associated with loss-of-function variants in DNA polymerase epsilon 1 (2024)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi Ichiro、Tanase-Nakao Kanako、Ogawa Ayame、Sugawara Tohru、Migita Osuke、Kashima Makoto、Yamazaki Touko、Iguchi Akihiro、Naiki Yasuhiro、Uchiyama Toru、Tamaoki Junya、Maeda Hiroki、Shimizu Hirotaka、Kawai Toshinao、Taniguchi Kosuke、Hirata Hiromi、Kobayashi Makoto、et al.
  • 雑誌名: Journal of Medical Genetics 巻: 61 ページ: 239～243
  • DOI: 10.1136/jmg-2023-109444
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Theoretical model for en face optical coherence tomography imaging and its application to volumetric differential contrast imaging (2023)
  • 著者名/発表者名: Tomita Kiriko、Makita Shuichi、Fukutake Naoki、Morishita Rion、Abd El-Sadek Ibrahim、Mukherjee Pradipta、Lichtenegger Antonia、Tamaoki Junya、Bian Lixuan、Kobayashi Makoto、Mori Tomoko、Matsusaka Satoshi、Yasuno Yoshiaki
  • 雑誌名: Biomedical Optics Express 巻: 14 ページ: 3100～3100
  • DOI: 10.1364/BOE.491510
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] LSD1 promotes the egress of hematopoietic stem and progenitor cells into the bloodstream during the endothelial-to-hematopoietic transition (2023)
  • 著者名/発表者名: Tamaoki Junya、Maeda Hiroki、Kobayashi Isao、Takeuchi Miki、Ohashi Ken、Gore Aniket、Bonkhofer Florian、Patient Roger、Weinstein Brant M.、Kobayashi Makoto
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 501 ページ: 92～103
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2023.06.012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-focus averaging for multiple scattering suppression in optical coherence tomography (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhu Lida、Makita Shuichi、Tamaoki Junya、Lichtenegger Antonia、Lim Yiheng、Zhu Yiqiang、Kobayashi Makoto、Yasuno Yoshiaki
  • 雑誌名: Biomedical Optics Express 巻: 14 ページ: 4828～4828
  • DOI: 10.1364/BOE.493706
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Polarization-artifact reduction and accuracy improvement of Jones-matrix polarization-sensitive optical coherence tomography by multi-focus-averaging based multiple scattering reduction (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhu Lida、Makita Shuichi、Tamaoki Junya、Zhu Yiqiang、Mukherjee Pradipta、Lim Yiheng、Kobayashi Makoto、Yasuno Yoshiaki
  • 雑誌名: Biomedical Optics Express 巻: 15 ページ: 256～256
  • DOI: 10.1364/BOE.509763
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 乳酸菌がゼブラフィッシュ稚魚で発揮する間接的抗酸化作用の研究． (2024)
  • 著者名/発表者名: 佐藤綾香，木元広実，小林麻己人
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム2024
• [学会発表] ゼブラフィッシュを用いた抗酸化食品成分に関する研究． (2024)
  • 著者名/発表者名: 小林麻己人，木元広実，佐藤綾香
  • 学会等名: 日本農芸化学会2024年度大会
• [学会発表] Non-invasive and label-free zebrafish investigations using polarization-sensitive optical coherence tomography. (2023)
  • 著者名/発表者名: Lichtenegger, A., Tamaoki, J., Mukherjee, P., Licandro, R., Zhu, L., Mori, T., Morishita, R., Bian, L., El-Sadek, I.G.A., Makita, S., Leskovar, K., Matsusaka, S., Distel, M., Kobayashi, M., Baumann, B. and Yasuno, Y.
  • 学会等名: Photonics West BiOS
  • 国際学会
• [学会発表] Disperse scatterer model of OCT and its application to design volumetric differential contrast imaging. (2023)
  • 著者名/発表者名: Tomita, K., Makita, S., Fukutake, N., Morishita, R., El-Sadek, I.G.A., Mukherjee, P., Lichtenegger, A., Tamaoki, J., Bian, L., Kobayashi, M., Mori, T., Matsusaka, S. and Yasuno, Y.
  • 学会等名: Photonics West
  • 国際学会
• [学会発表] Multiple scattering suppression by multi-focus averaging in Jones-matrix optical coherence tomography. (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhu, L., Makita, S., Lim, Y., Tamaoki, J., Zhu, Y., Kobayashi, M. and Yasuno, Y
  • 学会等名: Photonics West
  • 国際学会
• [学会発表] 乳酸菌がゼブラフィッシュで発揮する間接的抗酸化作用の研究． (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤綾香，木元広実，小林麻己人
  • 学会等名: 日本本農芸化学会関東支部2023年度大会
• [学会発表] 研究者のビジュアルコミュニケーションデザイン力を育成するルーブリック案の検討． (2023)
  • 著者名/発表者名: 田中佐代子，小林麻己人，三輪佳宏
  • 学会等名: 日本科学教育学会第47回年会
• [学会発表] Computational-hardware hybrid methods for tissue deep imaging in Jones matrix polarization-sensitive optical coherence tomography. (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhu, L., Makita, S., Tamaoki, J., Lichtenegger, A., Zhu, Y., Kobayashi, M. and Yasuno, Y.
  • 学会等名: The 84th JSAP Autmn Meeting 2023
• [学会発表] Indirect antioxidant activity induced by heat-killed lactic acid bacteria in zebrafish. (2023)
  • 著者名/発表者名: Sato, A., Kimoto-Nira, H. and Kobayashi, M.
  • 学会等名: 第29回小型魚類研究会
• [学会発表] Function of zebrafish GFI1 in hematopoietic stem and progenitor cells generation. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yagihashi, M, Tamaoki, J. Nakano, H. and Kobayashi, M.
  • 学会等名: 第29回小型魚類研究会
• [学会発表] Detection of sulfur speices in zebrafish embryos. (2023)
  • 著者名/発表者名: Dong, G. and Kobayashi, M.
  • 学会等名: 第29回小型魚類研究会
• [学会発表] Indirect antioxidant activity induced by lactic acid bacteria in zebrafish. (2023)
  • 著者名/発表者名: Sato, A., Kimoto-Nira, H. and Kobayashi, M.
  • 学会等名: Tsukuba Conference2023, Tsukuba, Sep 26-27, 2023
  • 国際学会
• [学会発表] ゼブラフィッシュを用いた抗酸化ナノ粒子の安全性と酸化ストレス抑制能の評価． (2023)
  • 著者名/発表者名: 小林麻己人，Babita Shashni，玉置隼也，長崎幸夫
  • 学会等名: 第9回ゼブラフィッシュ・メダカ創薬研究会
• [学会発表] ゼブラフィッシュの形態・機能を可視化するマルチコントラスト・ラベルフリー・トモグラフィック顕微鏡． (2023)
  • 著者名/発表者名: 安野嘉晃，Antonia Lichtenegger，松阪諭，小林麻己人
  • 学会等名: 第9回ゼブラフィッシュ・メダカ創薬研究会
• [学会発表] 加熱処理した乳酸菌がゼブラフィッシュで発揮する間接的抗酸化作用の研究． (2023)
  • 著者名/発表者名: 佐藤綾香，木元広実，小林麻己人
  • 学会等名: 第9回ゼブラフィッシュ・メダカ創薬研究会
• [備考] 筑波大学医学医療系 分子発生生物学研究室
  • URL: https://www.md.tsukuba.ac.jp/MDBiology/mdbiol.index.html