中部大学の研究活動

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餌生物から酵素を盗み利用する生物を発見 ─キンメモドキは食べたウミホタルの酵素をそのまま使って発光する─ (大場裕一教授ら)

【2020年1月9日】

プレスリリース

ポイント

  • 発光魚キンメモドキ Parapriacanthus ransonneti (スズキ目ハタンポ科)は自前の発光遺伝子を持たず、餌であるウミホタルから発光酵素を獲得して利用していることを明らかにした。
  • これは、餌由来のタンパク質を消化せず特定の器官の細胞内に取り込み、本来の機能を保ったまま利用することを示した世界で初めての例であり、この現象を「盗タンパク質」(Kleptoprotein)と命名した。
  • キンメモドキにおける「盗タンパク質」の進化プロセスとそれに関わる遺伝子メカニズムの研究をはじめ、キンメモドキ以外にも(生物発光に関わらず)盗タンパク質現象が普遍的に生物界に存在するのかについて、など、さらに今後の研究の展開が予想される。
  • 生物が持つこれらの仕組みを解明し、それに習う(バイオミメティクス)ことで様々な応用展開(例えば、タンパク質性医薬品の経口投与方法の開発などの医学分野への貢献)も期待される。

概要

中部大学応用生物学部環境生物科学科の大場裕一教授別サイトにリンクしますは、米国モントレー湾水族館研究所博士研究員の 別所−上原学博士、名古屋大学大学院生命農学研究科の山本直之教授らと共同で、魚類で初めて、ルシフェラーゼの由来の解明に成功しました。生物発光はバクテリアから脊椎動物まで広くみられる形質であり、生命の歴史の中で、何度も独立に進化してきました。発光反応は一般に「ルシフェラーゼ」と総称される酵素タンパク質と「ルシフェリン」と総称される化学物質による生化学反応であると説明できます。それぞれの発光する生物群は起源が異なる独自のルシフェラーゼを進化させてきたと考えられています。しかし、発光する魚類の中で、ルシフェラーゼの正体が解明された例は、全くありませんでした。

キンメモドキのルシフェラーゼのアミノ酸配列を解析したところ、驚くべきことに、発光する甲殻類のトガリウミホタルのルシフェラーゼと同一であることがわかりました(図1)。さらに、ウミホタルを与えずに長期間飼育すると、キンメモドキは発光能力を失い、その後、ウミホタルを餌として与えることでウミホタルのルシフェラーゼを体内に取り込んで発光能力を回復させることを明らかにしました。

生命現象をつかさどる酵素はタンパク質でできているので、通常ならば食物として体内に入ると消化器官で分解され、本来の機能は失われてしまいます。ところが、キンメモドキはウミホタルを捕食し、未知の仕組みにより、ルシフェラーゼを消化せずに細胞に取り込み、本来の機能(発光)の用途に使っていることがわかったのです。

図1

図1

本学の問い合わせ先

大場裕一 (中部大学 応用生物学部環境生物科学科 教授)
E-mail:yoba[at]isc.chubu.ac.jp ※アドレスの[at]は@に変更してください。
電話:0568-51-9332 (研究室直通)

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