酵母における遺伝的変化によるフェロモン／受容体の共進化

由于酵母遗传变化导致的信息素/受体共同进化

• 批准号: 15J03416
• 负责人: 清家 泰介
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: National Institute of Genetics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J03416/
• 关键词: 分裂酵母; フェロモン; GPCR; 生殖隔離; 進化; 性フェロモン; Gタンパク質共役型受容体; 種分化

昆虫や両生類から酵母のような微生物まで、多くの生物では、異性との交配に性フェロモンが利用されている。フェロモンとその受容体間の認識は、種ごとに厳密に規定されており、遺伝的要因などでこれらの認識が変化することが、適切な交配を妨げる要因になると考えられている。しかしながら、自然界でフェロモンとその受容体の新しい組み合わせが生じるメカニズムについては、あまり分かっていない。そこで本研究では、Schizosaccharomyces pombeとその近縁種Sz. octosporus間における比較解析により、フェロモンと受容体間の認識特異性の遺伝学的な検証を行った。Sz. octosporusはこれまで、実験にはほとんど使用されておらず、この種の実験室株の作製と、遺伝子組換え技術の開発を行った (Seike et al,, FEMS Yeast Res, 2017)。これを用いて、両者の間で交配前隔離の程度を調べた。分裂酵母にはPlus型とMinus型の2つの交配型が存在し、それぞれの細胞から分泌される異なるフェロモンペプチドが、異性細胞間の交配に必須である。まず、Sz. pombeの細胞でSz. octosporusのフェロモン遺伝子を導入した。すると、面白いことにSo-M型フェロモンは機能しなかったが、So-P型フェロモンは一部が機能した。また逆にSz. octosporusの細胞でSz. pombeのフェロモン遺伝子を導入しても、Sp-P-factorが種を超えて機能することを見出した。以上の結果から、M型フェロモンは種特異的に作用するが、P型フェロモンは他種にさえ作用することが分かった。おそらく、2つのGPCRの特異性の違いによるものであろう。本研究により、フェロモンと受容体の共進化のメカニズムの一端を解明することはできたと思われる。

许多生物体，从昆虫和两栖动物到酵母等微生物，都使用性信息素与异性交配。每个物种的信息素及其受体之间的识别都受到严格调节，并且由于遗传因素而导致的这种识别的变化被认为是阻碍正确交配的因素。然而，人们对自然界中信息素及其受体的新组合产生的机制知之甚少。因此，在本研究中，我们通过裂殖酵母与其近缘种八孢菌的比较分析，从遗传学上验证了信息素和受体之间的识别特异性。 Sz. octosporus 迄今为止很少用于实验，我们已经创建了该物种的实验室菌株并开发了基因改造技术（Seike 等人，FEMS Yeast Res，2017）。利用这一点，我们研究了两者之间交配前的隔离程度。裂殖酵母有两种交配类型，即正型和负型，每个细胞分泌的不同信息素肽对于异性细胞之间的交配至关重要。首先，将Sz.八孢菌信息素基因引入Sz。有趣的是，So-M 型信息素不起作用，但部分 So-P 型信息素起作用。相反，即使将 Sz.pombe 信息素基因引入 Sz.octosporus 细胞，他们也发现 Sp-P 因子在物种间发挥作用。上述结果表明，M型信息素对物种特异性起作用，而P型信息素甚至对其他物种也起作用。这可能是由于两种 GPCR 的特异性不同所致。通过这项研究，我们相信我们已经能够阐明信息素和受体共同进化的部分机制。

项目成果

酵母の性フェロモンの多様性が生まれる仕組み

酵母性信息素多样性的产生机制

• 发表时间: 2016
• 作者: ○清家泰介;仁木宏典
• 通讯作者: 仁木宏典

酵母の種分化機構におけるフェロモン/受容体の共進化

酵母物种形成机制中的信息素/受体共同进化

• 发表时间: 2018
• 作者: 清家泰介;仁木宏典;D. Kurebayashi and K. Nomura;小林義行;藤原泰央 綿野泰行;小林義行;西村光翔 藤原泰央 松本定 綿野泰行;清家泰介
• 通讯作者: 清家泰介

Mating response and construction of heterothallic strains of the fission yeast Schizosaccharomyces octosporus

裂殖酵母八孢裂殖酵母的交配反应和异宗合菌株的构建

• DOI: 10.1093/femsyr/fox045
• 发表时间: 2017
• 期刊: FEMS Yeast Research
• 影响因子: 3.2
• 作者: Seike Taisuke;Niki Hironori
• 通讯作者: Niki Hironori

分裂酵母の性フェロモンの非対称な進化

裂殖酵母性信息素的不对称进化

• 发表时间: 2018
• 作者: Daichi Kurebayashi;Koji Sato;Oleg Tretiakov;and Kentaro Nomura;清家泰介
• 通讯作者: 清家泰介

分裂酵母のフェロモン多様性における非対称な進化

裂殖酵母信息素多样性的不对称进化

• 发表时间: 2017
• 作者: 清家泰介;仁木宏典
• 通讯作者: 仁木宏典