深海イソギンチャクの生きた粘液から毒成分の精製と機能解析

深海海葵活体粘液有毒成分的纯化及功能分析

基本信息

批准号：
16J11939
负责人：
筒井健太
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Yokohama City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

イソギンチャクのような原始的定着性生物は、「深海」のような貧栄養環境下で生存するために、効率的な捕食戦術を獲得していると推測される。本研究は、イソギンチャクが捕食時に用いる「毒」に焦点を当てた。これまでに、浅海種由来毒の単離や作用メカニズムは盛んに研究されているものの、深海毒の特性は未だに謎に包まれている。浅海種由来毒と深海種由来毒にはどのような違いがあるのだろうか。そこで本研究では、深海イソギンチャクが有する毒の同定と解析をした。前年度においては、大気圧下で飼育可能な深海イソギンチャクCribrinopsis japonicaから抽出した粘液に溶血活性を観察し、標的タンパク質の精製と遺伝子配列の決定を行った。さらに本年度では、決定した遺伝子配列を基に無細胞系システムを用いた異種発現を行ったが、反応液に溶血活性は認められなかった。機能確認のために引き続き発現条件を検討する必要がある。さらに、浅海種由来イソギンチャク毒と深海種由来毒の比較をするため、既知イソギンチャク毒「アクティノポリン」に着目した。RNA-Seq結果から既知アクティノポリンと類似する配列を検索し、RACE法で遺伝子全長配列を決定した。本方法を通じて、2種類の新規アクティノポリンの同定に成功した。深海種からアクティノポリンが同定されたのは初めてである。これら深海種由来アクティノポリンを大腸菌を用いて異種発現させたところ、大腸菌の増殖に阻害がかかるなど、既知浅海種由来のものでは報告されていない特性が観察された。本研究では、浅海種由来アクティノポリンとの高度な比較解析までは至らなかったものの、異種発現を通じて深海種由来アクティノポリンの独自性が示唆された。また、本研究と同様のアプローチを様々な深海生物種に対して行うことで、他の深海生物の極限環境適応術を分子レベルでより深く理解できると考えられる。

据推测，海葵等原始殖民生物已经掌握了有效的捕食策略，以便在深海等贫营养环境中生存。这项研究的重点是海葵在捕食过程中使用的“毒药”。尽管浅海物种毒素的分离和作用机制已被广泛研究，但深海毒素的特征仍然笼罩在神秘之中。浅海物种产生的毒素和深海物种产生的毒素有什么区别？因此，在本研究中，我们对深海海葵所具有的毒素进行了鉴定和分析。去年，我们观察了可常压饲养的深海海葵Cribrinopsis japonica提取的粘液的溶血活性，纯化了目标蛋白并测定了其基因序列。此外，今年我们根据确定的基因序列，使用无细胞系统进行了异源表达，但在反应溶液中没有观察到溶血活性。需要继续检查表达式条件来确认该功能。此外，为了比较来自浅海物种的海葵毒素和来自深海物种的毒素，我们重点关注已知的海葵毒素“放线菌素”。我们从RNA-Seq结果中搜索与已知放线孔蛋白相似的序列，并使用RACE方法确定全长基因序列。通过该方法，我们成功鉴定了两种新型放线菌素。这是首次从深海物种中鉴定出放线孔蛋白。当使用大肠杆菌异源表达这些深海物种来源的放线孔蛋白时，观察到了已知浅海物种来源的放线蛋白中未报道的特性，例如对大肠杆菌生长的抑制。尽管这项研究没有对源自浅海物种的放线菌素进行复杂的比较分析，但通过异源表达暗示了源自深海物种的放线菌素的独特性。此外，通过将类似的方法应用于本研究的各种深海物种，相信我们可以在分子水平上更深入地了解其他深海生物如何适应极端环境。