広塩性の扁形動物を原点に探る淡水進出における体液調節能獲得の動物界を跨ぐ新概念

整个动物界的一个新概念，即在进入淡水时获得调节体液的能力，起源于扁形扁虫

基本信息

批准号：
21H02520
负责人：
坂本竜哉
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02520/
关键词：
進化プラナリア

项目摘要

“プラナリア”など扁形動物は、基盤的な左右相称動物で、初めて本格的に新しい水・塩分環境に進出した。我々は、広塩性のヒラムシにおいて、抗利尿ホルモン系の祖先型を同定し、プラチトシン系と命名した。そして、抗脱水に必須であることも見出した。『抗利尿ホルモン系による“腎臓” i.e., 体液の調節』が扁形動物まで遡れた。また、プラチトシンは脳神経節の2対のニューロンのみで産生されることも発見した。この2対の細胞は、脊椎動物の2群に分化している数千の抗利尿ホルモン産生細胞（脳内で作用するもの・ホルモンを血中に放出し全身に作用するもの）に対応する原型の可能性がある。これらは前左右相称動物のゲノム等には見出せない。神経中枢化がはじまり“細胞外液”を獲得した扁形動物の神経ペプチド群は、神経シナプス系からの内分泌系/液性調節の誕生：神経内分泌～脳による生体制御系の祖先型とも考えられる。そこで、SPring-8での3Dマイクロ-CT法により、ヒラムシの細胞レベルでのイメージングを行い、whole脳神経節を3D再構築した。前口動物（キノコ体）・後口動物（視交叉）双方の特徴をもち“原始脳”である可能性が示された。さらに、この脳神経節から、進化的に普遍的な神経ペプチドの祖先群として、生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン（GnRH）等も発見した。現在、それらのはたらきと、１細胞/空間トランスクリプトームにより、そのニューロン回路/分子基盤を検討し、データ駆動型の発展も目論んでいる。軟骨魚類も検討し、脊椎動物の進化における体液調節/腎臓機能の獲得を示唆している。また、デザイン思考研究会（新学術領域「シンギュラリティ生物学」）を開催し、16大学の関連研究者で今後の展開に関して討論した。

涡虫等扁虫是基本的双侧动物，是第一个向新的水和盐环境进行全面扩张的动物。我们确定了陀螺琥珀鱼抗利尿激素系统的祖先类型，并将其命名为柏油素系统。我们还发现它对于抗脱水至关重要。 “肾脏”，即抗利尿激素系统对体液的调节，可以追溯到扁虫。他们还发现，柏拉图素仅由颅神经节中的两对神经元产生。这两对细胞是原型细胞，对应于脊椎动物中数千个产生抗利尿激素的细胞，这些细胞分化成两类（一组在大脑中发挥作用，另一组将激素释放到血液中并在整个身体中发挥作用）有一种可能性是。这些在前双侧动物的基因组中没有发现。扁形虫的神经肽群由于集中化而获得了“细胞外液”，被认为是神经元突触系统的内分泌系统/体液调节的诞生：基于神经内分泌-大脑的生物控制系统的祖先。因此，我们利用 SPring-8 的 3D 显微 CT，在鰤的细胞水平上进行成像，并以 3D 方式重建了整个颅神经节。研究表明，它可能有一个“原始大脑”，具有原口动物（蘑菇体）和后口动物（视交叉）的特征。此外，他们在这些颅神经节中发现了促性腺激素释放激素（GnRH），这是一种进化上普遍的神经肽祖先群。目前，我们正在使用单细胞/空间转录组研究它们的功能及其神经元回路/分子基础，并计划数据驱动的开发。软骨鱼也被考虑在内，这表明在脊椎动物进化过程中获得了液体调节/肾脏功能。我们还举办了设计思维研究小组（新学术领域“奇点生物学”），来自16所大学的相关研究人员讨论了未来的发展。

项目成果

期刊论文数量（28）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Ushimado Marine Institute Okayama University

冈山大学牛窗海洋研究所

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sakamoto Tatsuya
通讯作者：
Sakamoto Tatsuya

Vertex Pharmaceuticals (Europe) Ltd./University of Oxford(英国)

Vertex Pharmaceuticals (Europe) Ltd./牛津大学（英国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Itch and its Molecular/Functional Evolution

瘙痒及其分子/功能进化

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shigeto Dobata;Norihiro Maruyama;Itsuki Doi;and Takashi Ikegami;Takanami Keiko
通讯作者：
Takanami Keiko

“パイオニア”動物で紐解く新環境進出をもたらしたシンギュラリティから“原始脳”へ

从导致新环境进步的奇点到“先锋”动物揭示的“原始大脑”

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Okada Kensuke;Katsuki Masako;Sharma Manmohan D.;Kiyose Katsuya;Seko Tomokazu;Okada Yasukazu;Wilson Alastair J.;Hosken David J.;坂本竜哉
通讯作者：
坂本竜哉

Estrogens influence female itch sensitivity via the spinal gastrin-releasing peptide receptor neurons.

DOI：
10.1073/pnas.2103536118
发表时间：
2021-08-03
期刊：
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
影响因子：
11.1
作者：
Takanami K;Uta D;Matsuda KI;Kawata M;Carstens E;Sakamoto T;Sakamoto H
通讯作者：
Sakamoto H