【研究分野】昆虫科学

【研究領域課題番号】17H01511 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

乾燥耐性 / ゲノム構造 / 遺伝子発現調節 / 遺伝子ネットワーク / 遺伝子制御ネットワーク / ゲノム編集

【研究成果の概要】

本研究の目的は、ネムリユスリカの乾燥・再水和の過程で生じる”ゲノムの高次構造変化”が、”どのような機能をもつ遺伝子”を”どの順番で作動”させているのかを知ることで、"乾燥耐性をもたらす遺伝子制御ネットワーク"の全容を解明することにあった。成果として、Hi-C解析を利用する事で染色体レベルのネムリユスリカゲノムデータの取得に成功し、乾燥耐性に特異的な遺伝子制御ネットワークの同定ができた。

【研究の社会的意義】

本研究により、乾燥耐性特異的な遺伝子発現調節ネットワークが解明された。これにより、干からびても死なない生物であるネムリユスリカの乾燥耐性メカニズムの一端を知るすることができた。本研究成果を基盤にネムリユスリカの乾燥耐性機構の研究が進んでいけば、ネムリユスリカのような極限的な乾燥耐性を持たない””普通”の生物の細胞を、蘇生可能な状態で常温乾燥保存出来るようになることが期待される。本研究は、あくまで基盤的な研究であるが、今後の応用展開の礎になると考えている。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31

【配分額】42,250千円 (直接経費: 32,500千円、間接経費: 9,750千円)

【研究分野】生物資源保全学

【研究領域課題番号】15H02378 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

乾燥休眠 / トレハロース / LEAタンパク質 / 水 / 分子シミュレーション / ゲノム編集 / 乾燥耐性 / トレハロース脂質 / 熱変性 / シャペロン / 常温乾燥保存 / ネムリユスリカ / 蛍光タンパク質 / 細胞の乾燥保存 / 乾燥保存 / コンピュータシミュレーション

【研究成果の概要】

ネムリユスリカ等の耐乾燥生物が発現する天然の乾燥保護物質であるLEAタンパク質やトレハロースの機能発現メカニズムをin vitroの実験と計算機シミュレーションにより調べた。その結果、これらの保護剤は、分子シールディングメカニズムによりタンパク質や細胞膜の乾燥破壊を未然に防ぐとともに、一度破壊された構造の修復を助ける分子シャペロンとしても働くことが判明した
ネムリユスリカの乾燥耐性メカニズムを解明するため、gain-of-function実験系の構築と loss-of-function実験系の構築（CRISPR/Cas9システムの構築）に成功した。

【研究の社会的意義】

細胞、タンパク質、遺伝子などの生物資源は、通常、低温あるいは凍結条件下で保存されている。これには莫大なエネルギーコスト、停電リスクが伴う。近年、特に3.11震災以来、これらの生物資源を扱う研究者や医療・医薬関係者は、この非常事態への対策に迫られている。本研究の成果によれば、LEAペプチドやトレハロースを用いることにより、タンパク質（タンパク質製剤含む）やリポソームを利用したドラックデリバリーシステムの常温乾燥保存が可能となると期待される。
ネムリユスリカ細胞のゲノム編集が可能になったことにより、乾燥耐性メカニズムの基礎研究が今後より発展すると期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】41,210千円 (直接経費: 31,700千円、間接経費: 9,510千円)