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，诸如海葵之类的原始定植生物已经获得了有效的捕食策略，以在诸如“深海”之类的营养环境中生存。这项研究的重点是海葵在捕食过程中使用的“毒药”。尽管到目前为止已经对浅海毒液作用的隔离和机制进行了广泛的研究，但深海毒液的特性仍然笼罩在神秘之中。来自浅海物种的毒物与源自深海物种的毒物之间有什么区别？因此，在这项研究中，我们确定并分析了深海海葵所拥有的毒物。在上一年中，从深海血清曲伯氏菌Japonica提取的粘液中观察到溶血活性，可以将其保持在大气压下，并纯化靶蛋白并进行基因测序。此外，在今年，使用基于确定的基因序列的无细胞系统进行异源表达，但在反应溶液中未观察到溶血活性。有必要继续考虑表达条件以确认功能。此外，为了比较浅海物种的毒药和深海物种的毒药，我们专注于已知的海葵毒液“ actinoporin”。搜索RNA-seq结果以发现类似于已知的阳通素蛋白的序列，并且通过种族方法确定了基因的全长序列。通过这种方法，成功鉴定出了两种新型的阳床蛋白。这是第一次从深海物种中鉴定出阳式核素。当使用大肠杆菌异源表达这些来自深海物种的阳光蛋白时，它们抑制了大肠杆菌的生长，并且观察到在已知的浅海物种中尚未报告的特征。尽管这项研究并未通过浅水衍生的阳式丁林提供高级比较分析，但建议通过异源表达深海物种衍生的阳床蛋白的独特性。此外，通过针对各种深海物种实施与本研究相同的方法，人们认为对分子水平其他深海生物的极端环境适应的极端环境具有更深入的了解。