両生類におけるアクアポリンの生理学的役割、遺伝子発現調節機構、および進化プロセス

两栖动物水通道蛋白的生理作用、基因表达调控机制和进化过程

• 批准号: 13J04065
• 负责人: 柴田 侑毅
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J04065/
• 关键词: アクアポリン; 皮膚腺; ネッタイツメガエル; ニシブチイモリ; アルギニンバソトシン

減水環境で飼育したネッタイツメガエルは、水中環境では示さない腹側皮膚を介した水吸収を行うようになり、乾燥した環境に順応する可能性があることを1年目の研究で示した。さらに、減水環境で飼育するとAQPa2S mRNAおよびタンパク質の発現が確認された。そこで水棲無尾両生類の乾燥環境適応に最も重要であると考えられるAQPa2Sの転写調節機構の解明を目的として以下の実験を行った。減水環境または水中で飼育したネッタイツメガエルの大腿部皮膚をcollagenase 処理し、表皮と真皮を分離した。このうち表皮のみを液体窒素で凍結し、次世代シーケンサーMiseq (illumina)を用いたトランスクリプトーム解析を行った。その結果、減水環境において発現量が増加した203個の因子および発現量が低下した424個の因子を同定した。今後AQPa2Sの転写制御に関わる因子の同定が期待される。共同研究者であるHillyard教授の研究室において陸棲の有尾両生類ブチイモリを用いて、腹側皮膚を介した水吸収機構の生理学的な解析を行った。その結果、他の水棲（アカハライモリ）・半水棲（シリケンイモリ）のイモリに対して、ブチイモリのみがホルモン投与に応答して、腹側皮膚を介した水吸収を行うこと示した。また、免疫組織学的な解析からAQPa2SはAVTに応答して最外顆粒細胞のアピカル側細胞膜に局在することを示した。これらの結果は、陸棲のブチイモリが多くの陸棲や樹上棲の無尾両生類と同様に、抗利尿ホルモン応答性AQPa2Sの局在を変化させることで、腹側皮膚から水を吸収して水恒常性を維持していることを示している。本研究により、有尾両生類が無尾両生類と同様の腹側皮膚型AQP(AQPa2S)を介した水吸収機構を有していることが示された。これは同時に、本水吸収機構の起源が無尾目と有尾目の共通の祖先にまで遡ることが出来ることを示している。

A study on the possibility of water absorption in ventral skin and dry environment was carried out in this paper. AQPa2S mRNA and protein expression were confirmed in the presence of reduced water. It is important to understand the purpose of AQPa2S and its regulation mechanism for aquatic tailless organisms in dry environment. The skin of the thigh is treated with collagenase, and the epidermis and dermis are separated. The next generation of Miseq (illumina) is used to analyze the situation. As a result, the amount of water in the environment increased by 203 factors and decreased by 424 factors. In the future, AQPa2S is expected to be controlled by the same factors. Co-investigator Professor Hillyard conducted physiological analysis of terrestrial and ventral skin media and water absorption mechanisms in his laboratory. As a result, other aquatic and semi-aquatic species are exposed to water absorption through ventral skin. Immunohistochemical analysis of AQPa2S revealed the presence of AVT in the outermost granular cells. The results are as follows: Terrestrial and arboreal aquapa2S are resistant to diuretic and reactive aquapa2S, and the ventral skin is resistant to water absorption and water constancy. In this study, we showed that the aquaporin (AQP) of ventral skin type (AQP 2S) was associated with the aquaporin (AQP 2S). The origin of this water absorption mechanism is not tailless, but tailless and common ancestry.

项目成果

有尾両生類に発現する両生類特異的なAVT調節性アクアポリン（AQP）の機能と分子進化

尿指两栖动物中表达的两栖动物特异性 AVT 调节水通道蛋白 (AQP) 的功能和分子进化

• 发表时间: 2014
• 作者: Yatabe-Kakugawa;Y.;Kunihiro Shimada,Takeshi Sunami,Tetsuya Yomo;柴田侑毅，Stanley D Hillyard，岡田令子，田中滋康，鈴木雅一，長井孝紀
• 通讯作者: 柴田侑毅，Stanley D Hillyard，岡田令子，田中滋康，鈴木雅一，長井孝紀

カエルツボカビ(Batrachochytrium dendrobatidis)が無尾両生類の皮膚を介した水透過性に与える影響

Batrachochytrium dendrobatidis 对无尾两栖动物皮肤透水性的影响

• 发表时间: 2014
• 作者: 柴田侑毅;嘉手苅将;常盤俊大;宇根有美;鈴木雅一
• 通讯作者: 鈴木雅一

Gene expression and localization of two types of AQP5 in Xenopus tropicalis under hydration and dehydration.

• DOI: 10.1152/ajpregu.00186.2013
• 发表时间: 2014-07
• 期刊: American journal of physiology. Regulatory, integrative and comparative physiology
• 作者: Y. Shibata;T. Sano;Nobuhito Tsuchiya;R. Okada;H. Mochida;Shigeyasu Tanaka;Masakazu Suzuki

Advances in Animal Science and Zoology

动物科学和动物学进展

• 发表时间: 2015
• 作者: 西 芳寛;海谷啓之;内田勝久;御船弘治;山田和也;毛良明夫;細田洋司;田中永一郎;Yuki Shibata & Masakazu Suzuki
• 通讯作者: Yuki Shibata & Masakazu Suzuki

ネッタイツメガエルの腹側皮膚型アクアポリン(AQP)を介した極限水環境への順応機構

埃及爪蟾腹侧皮肤水通道蛋白（AQPs）介导的极端水环境适应机制

• 发表时间: 2013
• 作者: 柴田侑毅;佐野貴太;岡田令子;鈴末雅一;田中滋康
• 通讯作者: 田中滋康