新規に開発したクマムシ遺伝子発現ベクターを用いた、乾燥耐性の分子基盤解析

乾燥耐性をもつクマムシという微小動物では、乾燥時に体内の水分量を３％以下まで低下させた無水生命状態（乾眠）に入ることが知られている。この状態では、酸素消費やタンパク質合成などの代謝は一時的に停止しているが、給水後１０分ほどで元の状態に戻ることができる。クマムシのこの乾眠能力は、生体の完全な乾燥保存方法の良い手本であるだけでなく、生き物のなかの自由な水分子が存在しない状態として「生命に水は必須である」という生物学的な常識に切り込むことができるという点でも非常に興味深い。これまで、クマムシの乾眠機構の解明に向け、ゲノムやプロテオームなどのオミクス解析をおこない、いくつかの乾眠候補遺伝子を同定してきた。さらに本研究では、新たな技術としてクマムシ独自のin vivo発現システムの開発をおこなうことで、それら候補遺伝子をクマムシ個体内で強制発現させることに成功した。この新規に開発したクマムシ専用の遺伝子発現ベクターをTardiVecと名付け、非モデル生物クマムシにおけるライブイメージングの基礎を構築した[S. Tanaka et al. PNAS, 2023]。このTardiVecはクマムシゲノム由来を配列を含むことで、組織特異的な発現パターンを示し、10日間以上導入したDNAとその発現産物を維持することができることから、ゲノムに直接組み込んだものとほぼ同等に扱うことができると言える。本研究ではこのTardiVecを用いて、クマムシ個体内の細胞において候補遺伝子を強制的に発現させることによって、候補タンパク質の細胞内挙動や乾燥耐性への寄与を調べた。その結果、これまでに乾眠候補遺伝子として挙がっていたクマムシ固有の遺伝子が、全身に発現するのではなく、組織特異的に発現することが明らかになった。これにより、それぞれの細胞種により乾眠機構に用いている遺伝子が異なる可能性が示唆された。

乾燥耐性をもつクマムシという微小動物では、乾燥時に体内の水分量を３％以下まで低下させた無水生命状態（乾眠）に入ることが知られている。この状態では、酸素消費やタンパク質合成などの代謝は一時的に停止しているが、給水後１０分ほどで元の状態に戻ることができる。クマムシのこの乾眠能力は、生体の完全な乾燥保存方法の良い手本であるだけでなく、生き物のなかの自由な水分子が存在しない状態として「生命に水は必須である」という生物学的な常識に切り込むことができるという点でも非常に興味深い。これまで、クマムシの乾眠機構の解明に向け、ゲノムやプロテオームなどのオミクス解析をおこない、いくつかの乾眠候補遺伝子を同定してきた。さらに本研究では、新たな技術としてクマムシ独自のin vivo発現システムの開発をおこなうことで、それら候補遺伝子をクマムシ個体内で強制発現させることに成功した。この新規に開発したクマムシ専用の遺伝子発現ベクターをTardiVecと名付け、非モデル生物クマムシにおけるライブイメージングの基礎を構築した[S. Tanaka et al. PNAS, 2023]。このTardiVecはクマムシゲノム由来を配列を含むことで、組織特異的な発現パターンを示し、10日間以上導入したDNAとその発現産物を維持することができることから、ゲノムに直接組み込んだものとほぼ同等に扱うことができると言える。本研究ではこのTardiVecを用いて、クマムシ個体内の細胞において候補遺伝子を強制的に発現させることによって、候補タンパク質の細胞内挙動や乾燥耐性への寄与を調べた。その結果、これまでに乾眠候補遺伝子として挙がっていたクマムシ固有の遺伝子が、全身に発現するのではなく、組織特異的に発現することが明らかになった。これにより、それぞれの細胞種により乾眠機構に用いている遺伝子が異なる可能性が示唆された。