極限環境耐性動物クマムシの共生細菌の耐性基盤の解析

耐极端环境动物缓步动物共生菌的抵抗基础分析

• 批准号: 13J10474
• 负责人: 田中 冴
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J10474/
• 关键词: クマムシ; ミトコンドリア; プロテオミクス; 乾燥耐性; 極限環境生物

クマムシは周囲の環境が乾燥すると、水分量約3%の無代謝状態になり乾燥に耐える。このような乾燥耐性機構の解明は細胞などの長期保存法の開発に有用と考えられるが、その全貌は明らかではない。そこで私はDNAや生体膜をもつミトコンドリアを耐性モデルとして、乾燥耐性に関わるタンパク質の同定をトランスクリプトームおよびプロテオームの2つのアプローチから試みた。クマムシの核ゲノムには耐性に関わると考えられる新規遺伝子が大量に見出される一方で、ミトコンドリアゲノムには新規遺伝子は見出されなかった。また、乾燥による遺伝子発現誘導も見出されない。このことからミトコンドリアの耐性は核ゲノムコードの常時発現遺伝子が基盤となっていると考えられた。そこでクマムシのトランスクリプトームデータにおいて高発現量の遺伝子に着目し、GFP融合タンパク質を用いた細胞内局在解析によりミトコンドリアに局在する２種類の新規遺伝子産物を同定した。このうちの1種類は、熱処理によって凝集沈殿しない「熱可溶性」という性質をもつことを示した。さらに、このタンパク質を導入することでヒト培養細胞の高浸透圧耐性が向上することを示した。また、ミトコンドリアにおける乾燥耐性タンパク質を網羅的に探索するため、クマムシから分離したミトコンドリア分画とクマムシ個体の破砕液におけるショットガンプロテオミクスによりタンパク質の網羅的な同定をおこなった。クマムシ破砕液とのペプチド検出数の比較により、ミトコンドリア分画に濃縮されたタンパク質を844種類同定した。乾燥耐性に関わることが期待されるクマムシ固有のタンパク質は130種類同定されていた。クマムシ固有のタンパク質について、GFP融合タンパク質を用いた細胞内局在解析をおこなったところ、ミトコンドリアに局在する性質をもつタンパク質が9種類見出された。これらはクマムシの耐性を解析する上でよい候補タンパク質と考えられる

当周围环境干燥时，腹部甲虫不再新陈代谢，水分含量约为3％，并且可以承受干燥。阐明抗旱性机制被认为可用于开发用于细胞和其他物质的长期储存方法，但整个情况尚不清楚。因此，我尝试将线粒体与DNA和生物膜用作抗性模型，并尝试使用两种方法来鉴定参与干旱抗性的蛋白质：转录组和蛋白质组。虽然在甲虫的核基因组中发现了许多被认为与抗性有关的新基因，但在线粒体基因组中未发现新基因。此外，未发现由于干性引起的基因表达的诱导。这表明线粒体抗性基于核基因组代码的不断表达的基因。因此，我们专注于在甲虫的转录组数据中具有高表达水平的基因，并通过使用GFP融合蛋白的亚细胞定位分析鉴定了两种局限于线粒体的新型基因产物。这些类型的一种具有“热液”的特性，该特性不会因热处理而导致并沉淀。此外，表明引入该蛋白质可改善人类培养细胞的高渗透耐药性。此外，为了全面搜索线粒体中的抗旱蛋白，通过shot弹枪蛋白质组学在从甲虫和甲壳虫溶液中分离出的线粒体级分中，对蛋白质进行了全面鉴定。通过比较与软骨小腿检测到的肽的数量，鉴定出了浓缩线粒体分数中的844种类型的蛋白质。已经鉴定出130个特有蛋白质，预计将参与抗旱性。当我们使用GFP融合蛋白对地方性甲虫特异性蛋白进行亚细胞定位分析时，我们发现了具有线粒体定位特性的九种类型的蛋白质。这些被认为是良好的候选蛋白，用于分析甲虫中的抗性

项目成果

乾燥耐性クマムシにおけるミトコンドリア局在タンパク質の同定と解析

耐干燥缓步动物线粒体定位蛋白的鉴定和分析

• 发表时间: 2014
• 作者: 田中冴;秦裕子;尾山大明;豊田敦;片山俊明;荒川和晴;藤山秋佐夫;久保健雄;國枝武和
• 通讯作者: 國枝武和

ヨコヅナクマムシにおける新規ミトコンドリアタンパク質の同定

缓步动物中新型线粒体蛋白的鉴定

• 发表时间: 2013
• 作者: 田中冴;秦裕子;尾山大明;豊田敦;片山俊明;荒川和晴;藤山秋佐夫;久保健雄;國枝武和
• 通讯作者: 國枝武和

Novel mitochondria-targeted heat-soluble proteins identified in the anhydrobiotic Tardigrade improve osmotic tolerance of human cells.

• DOI: 10.1371/journal.pone.0118272
• 发表时间: 2015
• 期刊: PloS one
• 影响因子: 3.7
• 作者: Tanaka S;Tanaka J;Miwa Y;Horikawa DD;Katayama T;Arakawa K;Toyoda A;Kubo T;Kunieda T
• 通讯作者: Kunieda T

クマムシにおけるミトコンドリアの乾燥耐性機構の分子基盤解析

缓步动物线粒体耐干燥机制的分子基础分析

• 发表时间: 2014
• 作者: 田中冴;秦裕子;尾山大明;豊田敦;片山俊明;荒川和晴;藤山秋佐夫;久保健雄;國枝武和
• 通讯作者: 國枝武和