Elucidation of the molecular evolution to acquire luminous mechanism by luminous animals

阐明发光动物获得发光机制的分子进化

• 批准号: 22H02692
• 负责人: 三谷 恭雄
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02692/
• 关键词: 生物発光; ルシフェラーぜ; ウミホタル; 発光ゴカイ; 発光生物; ルシフェラーゼ

研究代表者らはこれまでにウミホタルやゴカイなどの発光種について網羅的な遺伝子解析を行なっており、発光酵素遺伝子やその類似配列を見出してきた。本研究では、これら遺伝子間で多面的な比較解析を行うことで、発光酵素の進化を通じた発光生物の多様性に迫れるものと考え、多様な種の発光酵素遺伝子取得とその機能を明らかにすることを目指している。これまでにウミホタルやゴカイなどの発光種についてRNA-Seq解析を実施しており、発光酵素遺伝子配列およびその類似配列を見出している。しかしながら、それら生物の発光酵素については活性部位や基質認識部位などは全く知られておらず、相同性からの活性残基の推察ができなかった。そこで、本研究では、まずはウミホタルについて、これまでに未解析の種も含め、5種以上の新たな種について採取からRNA-Seq解析までを実施し、発光酵素様配列を得た。並行して、ウミホタル発光酵素の結晶構造解析を進めた。ウミホタル発光酵素は分泌型タンパク質であり、SS結合が多いことから大腸菌発現系では機能を有したタンパク質が生産できなかったため各種培養細胞などを試し、最適な発現条件を見出した。さらに発現させた組換え発光酵素は水への溶解性が極めて高く、結晶化が困難であることが分かったが、結晶化条件を工夫することで安定的に良質な結晶が得られる条件を見出した。得られた結晶をもとに構造解析を進めており、低解像度ながらも予想活性部位を含む構造が明らかになりつつある。

研究人员已经对发光物种（例如海萤火虫和牛d）进行了全面的遗传分析，并发现了发光酶基因和相似序列。这项研究旨在通过在这些基因之间进行多方面的比较分析来阐明发光酶基因及其功能的获取。到目前为止，RNA-seq分析已经在发光物种（例如海萤火虫和牛fip）上进行，并发现发光酶基因序列和相似序列。但是，没有这些生物体的发光酶知道活跃的位点或底物识别位点，也无法从同源性中推断活性残基。因此，在这项研究中，我们首先进行了5种新物种，包括从收集到RNA-Seq分析的未经分析的物种，以获得发光酶样序列。同时，进行了海萤火虫发光酶的晶体结构分析。萤火虫发光酶是一种分泌蛋白，由于大量的SS结合，无法在大肠杆菌表达系统中产生功能蛋白，因此测试了各种培养的细胞以找到最佳的表达条件。此外，发现表达的重组发光酶在水中的溶解度极高，难以结晶，但是通过设计结晶条件，发现可以获得稳定的高质量晶体。正在基于获得的晶体进行结构分析，尽管它是低分辨率，但包含预测活性位点的结构开始阐明。

项目成果

Genome analysis of Phrixothrix hirtus (Phengodidae) railroad worm shows the expansion of odorant-binding gene families and positive selection on morphogenesis and sex determination genes

• DOI: 10.1016/j.gene.2022.146917
• 发表时间: 2022-10-05
• 期刊: GENE
• 影响因子: 3.5
• 作者: Amaral，Danilo Trabuco;Mitani，Yasuo;Viviani，Vadim Ravara
• 通讯作者: Viviani，Vadim Ravara

Potential use of Cypridina luciferin for quantifying alpha 1-acid glycoprotein in human serum

• DOI: 10.1007/s44211-022-00191-7
• 发表时间: 2022-10
• 期刊: Analytical Sciences
• 影响因子: 1.6
• 作者: Shusei Kanie;Y. Mitani

Gene Cloning and Functional Analysis of the Luciferase from Luminous Syllids of the Genus Odontosyllis

齿鳅属发光鳅荧光素酶基因克隆及功能分析

• DOI: 10.1007/978-1-0716-2453-1_1
• 发表时间: 2022
• 期刊: Bioluminescence: Methods and Protocols
• 作者: Yasuno Rie;Mitani Yasuo;Ohmiya Yoshihiro
• 通讯作者: Ohmiya Yoshihiro

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