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。

第一年的一项研究表明，在减少的水环境中饲养的骨骼青蛙有可能通过腹侧皮肤吸收水，这在水下环境中未显示，并且可能适应干燥的环境。此外，当在减少的水环境中升高时，AQPA2S mRNA和蛋白质的表达得到了证实。因此，进行了以下实验，以阐明AQPA2S的转录调节机制，这被认为是适应水生植物两栖动物的干旱环境最重要的。处理胶原酶在水中或减少水下饲养的骨骼青蛙的大腿皮肤，以分离表皮和真皮。其中，只有在液氮中冷冻表皮，并使用下一代Sequencer Miseq（Illumina）进行转录组分析。结果，在减少水分的环境中发现了203个具有升高表达水平的因素和424个因素，表达水平降低。可以预期，将来将确定涉及AQPA2S的转录调节的因素。在合作研究员Hillyard教授的实验室中，我们使用陆地居住的两栖动物来生理分析通过腹侧皮肤吸水的机理。结果，结果表明，只有棕榈纽特（Sepal Newt）通过响应激素的给药而通过腹侧皮肤吸收水，以响应与其他水生（红色哈利福尼亚）和半高速素（Silica Newt）相关的激素。免疫组织学分析还表明，AQPA2响应AVT响应于AVT的最外层颗粒细胞的顶端。这些结果表明，与许多土地居住的草率NEW一样，抗利尿性激素反应性AQPA2的定位不同，吸收了腹侧皮肤的水并维持水稳态。这项研究表明，尾两栖动物通过类似于抗毒液的两栖动物的腹侧皮肤型AQP（AQPA2）具有吸水机制。这还表明，吸水机制的起源可以追溯到尾巴和尾巴的共同祖先。

项目成果

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

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

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

Molecular evolution and function of the orthologue of mammalian aquaporin 5 in anuran and urodule amphibians

无尾目和有尾两栖动物中哺乳动物水通道蛋白 5 直系同源物的分子进化和功能

• 发表时间: 2013
• 作者: Yuki Shibata;Stanley D Hillyard;Masakazu Suzuki;Reiko Okada^1;Takatoshi Nagai;Shigeyasu Tanaka
• 通讯作者: Shigeyasu Tanaka