不凍タンパク質に着目したカジカ上科魚類の寒冷地適応に関する分子生態学的解明

不凍タンパク質（以下AFPs）の獲得および保持は極域に生息する生物に特徴的な形質であり、氷点下における体細胞の凍結を阻止する働きを持つ。冷温帯に起源を持つカジカ科魚類の寒冷地への適応には、氷点下での生存を可能とするAFPsの獲得が大きく関わっていると考えられる。そこで、本研究ではカジカ科魚類の寒冷地適応を分子レベルで解明するために、当該年度はカジカ科各種のAFP遺伝子構造の解明および北極海への進出時期の推定を行った。AFP遺伝子配列解読には、標本は2014年3月にアラスカで採集したトゲカジカ、シベリアツマグロカジカおよびレッドアイリッシュロード、2015年4月に北海道で採集したギスカジカ、シモフリカジカおよびフサカジカを使用した。配列の決定は各種の背びれと肝臓のRNA標本を用い、ネステッドPCRにより各配列を決定した。また、北極海への進出時期の推定には、GenBankに登録されているカジカ科5属のミトコンドリアDNA COI領域の配列を対象とし、PAMLによる年代推定を行った。解析の結果、カジカ科のAFP配列は３４－６６のアミノ酸残基で構成されることが明らかになった。これらの配列は、系統的な遺伝距離の影響を受けず、分布範囲の重複度が大きい種間で類似していた。さらに、これらの配列は寒帯に生息する種で進化していた。また、カジカ科における北極海への進出時期は、ベーリング海峡の開通前である1400-700万年前、ベーリング海峡開通時の550-300万年前、および250万年前以降の3つの時期に起こったと推定された。また、カジカ科と同様にAFPをもつクサウオ科のAFP配列の比較により、両科のAFP配列が大きく異なっていたことから、両科は異なる祖先遺伝子から不凍機能をもつAFPを発達させたと考えられた。両科の分岐は先行研究により3,000万年前と推定されていることから、カジカ科は少なくとも3,000万年前以降にAFPを獲得したと考えられた。

不凍タンパク質（以下AFPs）の獲得および保持は極域に生息する生物に特徴的な形質であり、氷点下における体細胞の凍結を阻止する働きを持つ。冷温帯に起源を持つカジカ科魚類の寒冷地への適応には、氷点下での生存を可能とするAFPsの獲得が大きく関わっていると考えられる。そこで、本研究ではカジカ科魚類の寒冷地適応を分子レベルで解明するために、当該年度はカジカ科各種のAFP遺伝子構造の解明および北極海への進出時期の推定を行った。AFP遺伝子配列解読には、標本は2014年3月にアラスカで採集したトゲカジカ、シベリアツマグロカジカおよびレッドアイリッシュロード、2015年4月に北海道で採集したギスカジカ、シモフリカジカおよびフサカジカを使用した。配列の決定は各種の背びれと肝臓のRNA標本を用い、ネステッドPCRにより各配列を決定した。また、北極海への進出時期の推定には、GenBankに登録されているカジカ科5属のミトコンドリアDNA COI領域の配列を対象とし、PAMLによる年代推定を行った。解析の結果、カジカ科のAFP配列は３４－６６のアミノ酸残基で構成されることが明らかになった。これらの配列は、系統的な遺伝距離の影響を受けず、分布範囲の重複度が大きい種間で類似していた。さらに、これらの配列は寒帯に生息する種で進化していた。また、カジカ科における北極海への進出時期は、ベーリング海峡の開通前である1400-700万年前、ベーリング海峡開通時の550-300万年前、および250万年前以降の3つの時期に起こったと推定された。また、カジカ科と同様にAFPをもつクサウオ科のAFP配列の比較により、両科のAFP配列が大きく異なっていたことから、両科は異なる祖先遺伝子から不凍機能をもつAFPを発達させたと考えられた。両科の分岐は先行研究により3,000万年前と推定されていることから、カジカ科は少なくとも3,000万年前以降にAFPを獲得したと考えられた。