2016 Fiscal Year Research-status Report
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26440163
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
窪川 かおる 東京大学, 海洋アライアンス, 特任教授 (30240740)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナメクジウオ / 甲状腺 / ヨウ素 / 内柱 / RNA-seq / トランスクリプトーム解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の生体機能の調節を司る内分泌機構は、すべての動物にある生理機能であり、微量で働くホルモンの濃度や分泌のタイミングが体内の恒常性を維持している。脊椎動物に特有な内分泌器官とそこから分泌されるホルモンがある。その代表的な器官は、膵臓と下垂体と甲状腺である。これらが変調すると、膵臓のインスリンが関係する糖尿病や甲状腺の甲状腺ホルモンが関与する代謝異常などの病気が誘発される。脊椎動物の内分泌機構は、ホルモンの分泌細胞と標的細胞、フィードバック機構や分泌刺激のカスケード機構など、複雑な過程になっている。近年はゲノム解析の進展による新しいホルモンの発見や新たな分泌細胞の確認が続き、内分泌機構の全体像を把握するための研究も拡大している。そこで、本研究では、脊椎動物の内分泌機構の形成に至る過程、すなわち脊椎動物の祖先動物からの内分泌機構の進化に着目し、脊椎動物の内分泌機構の解明への糸口を見出すことを目的とした。
脊椎動物の祖先に近縁な現生生物であるナメクジウオ（頭索動物）を材料とし、その内分泌器官とホルモンの存在を調べた。ナメクジウオには甲状腺の祖先型器官と考えられている内柱があり、ヨウ素の取り込みおよびヨウ素が付加された甲状腺ホルモンの局在が報告されている。平成28年度までに、甲状腺特異的ペルオキシダーゼと転写調節因子などの甲状腺関連遺伝子を内柱からクローニングし、内柱での発現部位を明らかにした。さらに免疫染色法により分泌細胞を特定した。これらの結果から、内柱は左右対称な6区画に分けられるが、区画5のみが甲状腺ホルモン分泌機能をもつことがわかった。また、糖タンパク質ホルモンを分泌することから、新たな内柱の機能が示唆された。そこで、内柱のトランスクリプトーム解析（RNA- seq）を行い、内柱特異的に発現している遺伝子を探索し、内柱の内分泌機構の全体像の解明を目指した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ナメクジウオの内柱の内分泌機構を明らかにするため、内柱のみを摘出し、トランスクリプトーム解析（RNA- seq）を行った。比較として鰓の遺伝子解析も行い、内柱特異的に発現している遺伝子を検出した。さらに神経索のRNA-seqによる発現遺伝子の比較を開始して内柱特異的な遺伝子発現の探索の精度を上げようとした。これらの配列比較の結果は得たが、最終年度の平成28年度までに、ナメクジウオの内分泌機構を脊椎動物のそれと比較し、脊椎動物への進化についての示唆を得るところまで解析を進めることはできなかった。その結果、論文にまとめることもできていない。遅れている理由は、代表者の怪我や新しい所属になり実験場所の確保に時間がかかったことが大きな要因である。平成28年度は最終年度であったため1年間の期間延長をした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度まで本研究期間を延長する。平成28年度に終了する予定であったナメクジウオの内柱に特異的な遺伝子の全解明を平成29年度に行う。また、平成28年度までの成果はすでに学会発表をしているので、論文作成の準備を始める。さらに、それまでに用いた実験手法はすべてナメクジウオで確立しているため、ナメクジウオの内柱と鰓のトランスクリプトーム解析だけでなく、神経索、筋肉、できれば生殖腺まで広げて行う。その際には繁殖時期と生理状態を合わせるため、内柱と鰓も再度遺伝子発現の解析を行う。実験方法は、トランスクリプトーム解析、in situハイブリダイゼーション法が主である。代表者は平成29年度には東京大学で実験室を持っていないため、バイオインフォマティクスは本研究室で購入したソフトを使用して東京大学で行い、RNA抽出と発現解析などの実験は、連携研究者である弘前大学西野敦雄准教授と大学院生の協力を得て実施する。トランスクリプトーム解析は受託を利用する。本科研費の終了時には、ナメクジウオの内分泌機構に関する成果としてまとめ、学会発表および論文発表を行う。
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| Causes of Carryover |
平成28年度が最終年であったが、補助事業期間の延長が平成29年度まで承認された。その理由は、当初計画の遅延・変更である。具体的には、怪我治療のために渥美半島沖でのナメクジウオ採集に行かれず、三崎臨海実験所での実験遂行が遅れたこと、平成28年4月から現所属となり実験実施の場所を移動したが、6月に移動先が耐震基準による危険建物となり、さらなる移動先の確保と実験開始が困難であったため、研究再開が遅れたことである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度まで延長して内柱と鰓の特異的遺伝子の探索を続け、神経索と筋肉などのトランスクリプトーム解析も追加する。ナメクジウオの内分泌関連遺伝子の発現部位も明らかにし、内分泌器官としての機能を考察する。研究実施のための経費の使用は、トランスクリプトーム解析の受託解析費がほとんどであり、本科研費で購入したCLC解析ソフトの更新費、実験の場となる弘前大学と東京大学との間の旅費および動物学会（富山）と比較内分泌学会（仙台）での発表のための旅費に使用する。
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