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アイテム
深海魚α-アクチンの高水圧適応の分子機構に関する研究
https://fra.repo.nii.ac.jp/records/2010816
https://fra.repo.nii.ac.jp/records/2010816f3141b19-2d2d-432e-9603-428e26c1cc84
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
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fra_k_13_35.pdf (1.3 MB)
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.png)
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| Item type | 紀要論文 / Departmental Bulletin Paper(1) | |||||
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| 公開日 | 2024-10-02 | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | 深海魚α-アクチンの高水圧適応の分子機構に関する研究 | |||||
| 言語 | ja | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | Studies on molecular mechanisms underlying high pressure adaptation of α-actin from deep-sea fish | |||||
| 言語 | en | |||||
| 言語 | ||||||
| 言語 | eng | |||||
| キーワード | ||||||
| 言語 | en | |||||
| 主題Scheme | Other | |||||
| 主題 | deep-sea fish; high pressure adaptation; actin; Coryphaenoide; molecular phylogenetic tree | |||||
| 資源タイプ | ||||||
| 資源タイプ識別子 | http://purl.org/coar/resource_type/c_6501 | |||||
| 資源タイプ | departmental bulletin paper | |||||
| アクセス権 | ||||||
| アクセス権 | open access | |||||
| アクセス権URI | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 | |||||
| 著者 |
森田, 貴己
× 森田, 貴己 |
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| 抄録 | ||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||
| 内容記述 | Deep-sea fish distribute to depths of several thousand meters and at these abyssal depths encounter pressures that shallower-living fish cannot tolerate. Tolerance to abyssal pressures by deep-sea fish is likely to depend at least in part on adaptive modifications of proteins. However, structural modifications that allow proteins to function at high pressures have not been well elucidated. The objective of this study is to disclose the mechanisms underlying adaptation of deep-sea fish to high pressures. First, in order to select sample fish for this study, the author constructed the molecular phylogenetic trees for the deep-sea fish Coryphaenoides using the nucleotide sequences of the mitochondrial 12S rRNA and COI genes. The trees showed new arrangements of seven Coryphaenoides species with distinct groups, abyssal and non-abyssal species, that differed from previous taxonomic studies. Using the mutation rate of mitochondrial genes, the divergence time between abyssal and nonabyssal Coryphaenoides was calculated to be 3.2-7.6 million years ago. The present study suggests that hydraulic pressures play an important role in the speciation process in the marine environment. Second, the author cloned cDNAs encoding α-actin, which was used as a model protein to elucidate the mechanisms involved in protein adaptation to high pressures, from two abyssal Coryphaenoides species, C. armatus and C. yaquinae. Consequently, the author identified three amino acid substitutions, V54A or L67P, Q137K and A155S, that distinguished these abyssal α-actins from orthologs from non-abyssal Coryphaenoides. Finally, the author examined by several biochemical analyses which of the three substitutions makes possible for α-actin of the deep-sea fish adapt to high hydrostatic pressures. It was found that the substitutions of Q137K and A155S prevent the dissociation reaction of ATP and Ca2+ from being influenced by high pressures. In particular, the substitution of Q137K results in a much smaller change in the apparent volume for Ca2+ dissociation reaction. The substitution of V54A or L67P reduced the volume change associated with actin polymerization and has a role in maintaining the DNaseI activity of actin at high pressures. Taken together, these results indicate that a few amino acid substitutions in key functional positions can adaptively alter the pressure sensitivity of abyssal proteins. | |||||
| 言語 | en | |||||
| 抄録 | ||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||
| 内容記述 | ある種の深海魚は水圧が600 気圧にも及ぶ深海に生息している。その高水圧適応機構については古くから関心が持たれてきたが，タンパク質構造と高水圧下での機能との関係を明らかにした報告はこれまでにない。本研究では，深海性ソコダラ類のヨロイダラ Coryphaenoides armatus およびシンカイヨロイダラ C. yaquinae の骨格筋α - アクチンを対象に高水圧適応機構を分子レベルで解明した。本論文の構成は次の通りである。第1章では，ホカケダラ属（Coryphaenoides）の分子系統樹の作成を行った。ホカケダラ属のソコダラ類は，浅海から深海と幅広い水深に生息する同属種が存在することから，深海魚の特性を探る様々な研究に用いられている。比較生化学研究を行う対象魚を選択することを目的として，ミトコンドリア12S rRNA および cytochrome oxidase subunit I （COI）遺伝子の部分配列を決定し，本属の分子系統樹を作成した。本系統樹から深海性および浅海性ソコダラ類がホカケダラ属の進化の初期の段階で分岐したことが示された。得られた系統樹を参考に，深海性ソコダラ類であるヨロイダラおよびシンカイヨロイダラの比較対象魚として，浅海性ソコダラ類からイバラヒゲおよびカラフトソコダラを選択した。第2章では，深海性ソコダラ類α - アクチンの高水圧下での性状変化を検討した。深海性ソコダラ類2種，浅海性のソコダラ類イバラヒゲ，淡水魚のコイおよび陸上動物のニワトリの骨格筋からα - アクチンを精製し，高水圧下で重合に要する時間，臨界濃度及び重合に伴う体積増加量を調べた。いずれの分析においても深海性ソコダラ類のα - アクチンは，大気圧下とほぼ変わらぬ性状を示した。第3章では，深海性ソコダラ類α- アクチンの cDNA クローニング及び高水圧適応に必須のアミノ酸の同定を行った。深海性ソコダラ類と浅海性ソコダラ類の骨格筋からα - アクチンの cDNAクローニングを行った結果，それぞれ2タイプずつのα - アクチン cDNA が単離された。ノザンブロット解析，定量 RT-PCR 法及び2次元電気泳動法から，これらα - アクチン mRNA 及びタンパク質のいずれも骨格筋中に存在していること，その存在量は高水圧に適応しているタイプがいずれの形態でも多く存在していることが示された。演繹アミノ酸配列において，深海性ソコダラ類に特異的なアクチンのタイプは，浅海性ソコダラ類に特異的なタイプと比べて Q137K，A155S および V54A または L67P の計3カ所にアミノ酸置換を示した。幾つかの生化学的実験から，Q137Kおよび A155S の両置換はα - アクチン分子内に Ca2+と ATP が高圧によって押し込まれるのを防ぎ，深海性ソコダラ類に高水圧適応を付与していることが示唆された。さらに deoxyribonuclease I （DNase I）とアクチンの結合実験から，深海性ソコダラ類のα - アクチンが高水圧下で重合するためには，V54A またはL67P の置換が重要であることが推測された。第4章では，高水圧適応と低水温適応との関連などを含む総合的考察を行った。 | |||||
| 言語 | ja | |||||
| 書誌情報 |
ja : 水産総合研究センター研究報告 en : Bulletin of Fisheries Research Agency 巻 13, p. 35-77, ページ数 43, 発行日 2004-12 |
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| 出版者 | ||||||
| 出版者 | 水産総合研究センター | |||||
| 言語 | ja | |||||
| ISSN | ||||||
| 収録物識別子タイプ | PISSN | |||||
| 収録物識別子 | 1346-9894 | |||||
| 書誌レコードID | ||||||
| 収録物識別子タイプ | NCID | |||||
| 収録物識別子 | AA11589591 | |||||
| 情報源 | ||||||
| 識別子タイプ | Local | |||||
| 関連識別子 | fra_k_13_35 | |||||
| 関連サイト | ||||||
| 識別子タイプ | URI | |||||
| 関連識別子 | https://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/2010710402 | |||||
| 関連名称 | 日本農学文献記事索引（AgriKnowledge） | |||||
| 著者版フラグ | ||||||
| 出版タイプ | VoR | |||||
| 出版タイプResource | http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 | |||||
