Elucidation of EPA and DHA biosynthetic capacity of marine copepods in the ecosystem

阐明生态系统中海洋桡足类的 EPA 和 DHA 生物合成能力

基本信息

批准号：
22H02433
负责人：
壁谷尚樹
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tokyo University of Marine Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は，東京海洋大学館山ステーション付近に加えて，日本各地（北部および熱帯域）に生息する種々のカイアシ類をプランクトンネット等を用いてサンプリングしソーティングした．その後，数種の培養に成功したため，主にハルパクチクス目およびキクロプス目に属する種を対象としてRNAシーケンスを実施し，得られたデータから高精度トランスクリプトームアセンブリを作成した．作成したアセンブリから多価不飽和脂肪酸（PUFA）の生合成に関わるωx不飽和化酵素，Front-end不飽和化酵素，鎖長延長酵素遺伝子様配列を相同性検索によって網羅的に単離した．続いて，得られた各種酵素遺伝子様配列を出芽酵母内で異所的に発現させることで，その機能解析を行なった．その結果，対象種のうち数種が，単価不飽和脂肪酸（MUFA）からPUFAであるリノール酸やα-リノレン酸の生合成を可能にするωx不飽和化酵素を保持することが明らかになった．さらに種によってはリノール酸からアラキドン酸，α-リノレン酸からエイコサペンタエン酸（EPA）やドコサヘキサエン酸（DHA）の生合成を可能にする複数のFront-end不飽和化酵素および鎖長延長酵素が見出された．一方，これら酵素遺伝子の数や基質特異性は種レベルで異なっており，カイアシ類のPUFA生合成能は高度に多様化しているものと考えられた．さらに，PUFA生合成能の高い種において，EPAやDHAを一切含まない餌料を用いた長期培養試験を実施し，良好な増殖および，当該種は一定のEPAやDHA含量を常に保ち続けることを確認した．以上の結果より，申請者がこれまでに発見したTigriopus californicus以外にも，PUFA生合成能に優れるカイアシ種がいることが判明した．今後は，これら種の生態系でのPUFA生産者としての役割を解明することを目指して研究を展開する．

今年，我们使用浮游生物网对东京海洋大学立山站周围以及日本其他地区（北部和热带地区）生活的各种桡足类动物进行了采样和分类。随后，我们成功培养了多个物种，并主要对属于Harpactiformes和Cyclopsales的物种进行了RNA测序，并根据获得的数据创建了高精度转录组组装。从构建的组装体中，我们通过同源搜索全面分离了参与多不饱和脂肪酸（PUFA）生物合成的ωx去饱和酶、前端去饱和酶和链延长酶基因样序列。接下来，我们异位表达了在酿酒酵母中获得的各种酶基因样序列并分析了它们的功能。结果，发现几个目标物种拥有 ωx 去饱和酶，能够从单不饱和脂肪酸 (MUFA) 生物合成 PUFA 亚油酸和 α-亚麻酸．此外，根据物种的不同，发现多种前端去饱和酶和链延长酶能够从亚油酸生物合成花生四烯酸，从α-亚麻酸生物合成二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。另一方面，这些酶基因的数量和底物特异性在物种水平上存在差异，表明桡足类的PUFA生物合成能力是高度多样化的。此外，我们使用不含任何 EPA 或 DHA 的饲料对具有高 PUFA 生物合成的物种进行了长期培养测试，并证实该物种生长良好并保持恒定的 EPA 和 DHA 含量。上述结果表明，除了申请人发现的Tigriopus californicus之外，还存在其他具有优异PUFA生物合成能力的桡足类物种。未来，我们将开展研究，旨在阐明这些物种作为多不饱和脂肪酸生产者在生态系统中的作用。