【研究領域課題番号】20K21860 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サンゴ / DMSP / DMS / 遺伝子

【研究成果の概要】

海岸で感じる「磯の香り」の原因である硫化ジメチル（DMS）は、さまざまな植物プランクトンが浸透圧調節物質として生成するジメチルスルホニオプロピオン酸（DMSP）から、主に細菌や植物プランクトン自身が持つDMSPリアーゼという酵素により、DMSへと転換される。DMSは大気中で水蒸気の凝結核となり雲を形成するので、太陽光を遮ることによる地球冷却効果の役割を果たすと考えられている。我々は造礁サンゴのゲノム情報の比較解析から、ある特定のサンゴ（ミドリイシ属）でのみ、DMSPリアーゼに似たアミノ酸配列を持つ遺伝子（DMSPリアーゼ様遺伝子）の数がゲノム上で大きく増加していることを発見した。ミドリイシ属サンゴに多く存在するDMSPリアーゼ様遺伝子は、実際にDMSを産出することができるのだろうか。遺伝子解析を中心に解明を進める。
これまで造礁サンゴを含む刺胞動物のゲノムから、DMSPリアーゼ様遺伝子の存在が確認されている。DMSPリアーゼ様遺伝子は他の動物群にも存在するのか、確認した。これまでに我々が解読したサンゴや褐虫藻のゲノム情報や、現在利用可能な全てのトランスクリプトームデータベース(NCBI TSA）からDMSPリアーゼ様遺伝子を探索し、分子系統解析を行った結果、動物タイプのDMSPリアーゼ様遺伝子は、刺胞動物以外の動物群には確認されないことが明らかになった。さらに造礁サンゴとは系統的に離れたクラゲの1種にも存在が確認されたことから、刺胞動物のDMSPリアーゼ様遺伝子の進化の起源はとても古いことが示唆された。さらにミドリイシ属のサンゴの一種、コユビミドリイシから、合計13個のDMSPリアーゼ様遺伝子の全長配列を単離することに成功した。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2020-07-30 - 2023-03-31

【配分額】6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)

【研究分野】構成的システム生物学

【研究領域課題番号】17KT0027 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サンゴ / 褐虫藻 / 共生 / ゲノム / 遺伝子

【研究成果の概要】

サンゴは、宿主動物の造礁サンゴと共生している藻類が共生し、あたかも一つの生物、ホロビオントとして生存する。本研究では、サンゴと褐虫藻のゲノム情報を活用し、複雑なサンゴ“ホロビオント”構成原理の解明に挑んだ。サンゴ幼生への褐虫藻培養株の感染実験と網羅的遺伝子発現解析により、共生に関わるサンゴの遺伝子群を特定した。これらの機能推定や進化的背景が明らかになり、多様なサンゴの共生メカニズムの存在が示唆された。

【研究の社会的意義】

異なる褐虫藻感染株をサンゴ幼生へ感染させて、サンゴの遺伝子発現変動を網羅的に解析・比較することで、サンゴと褐虫藻の共生に重要な、サンゴの遺伝子群を特定することができた。これらのいくつかは、特定のサンゴ分類群で遺伝子重複により独自に誕生しており、サンゴの多様な共生メカニズムの存在が示唆された。さらにサンゴから単離された褐虫藻株、褐虫藻との共生様式が異なるサンゴの全ゲノム解読を行い、サンゴと褐虫藻の共生メカニズムをゲノム科学的に多方面から解析する研究基盤を構築した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-07-18 - 2021-03-31

【配分額】13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)