⽇本薬学会九州⼭⼝⽀部主催 特別講演会

Massive expansion and molecular diversification of lectins
in bivalve mollusks(爆発的な遺伝⼦拡⼤をみせる⼆枚⾙レクチンの最新研究)

講演者︓マルコゲルドル博⼠（トリエステ⼤学⽣命科学科イタリア共和国）【⽇時】令和 6 年 8 ⽉ 7 ⽇（⽔）16:00~17:00【会場】⻑崎国際⼤学薬学部 6 号館 1 階 6104 教室【主催】⽇本薬学会九州⼭⼝⽀部【要旨】
Bivalve mollusks are organisms that exhibit an extraordinary capacity for adaptation in coastal marine
environments, where they are subjected to numerous biotic and abiotic stress conditions. These include
exposure to a plethora of potentially pathogenic microorganisms (e.g. bacteria, viruses, protozoans) due totheir filter-feeding habits. Unlike vertebrates, these organisms lack an adaptive immune system based on
immunoglobulins and T-cell receptors and must therefore rely entirely on innate immune systems for defense
against infections. Consequently, many bivalve species demonstrate remarkable molecular diversification offunctional components involved in recognizing pathogen-associated molecular patterns (PAMPs), transducing
pro-inflammatory signals within cells, and producing immune effectors (such as antimicrobial peptides andcytokine-like molecules) that coordinate humoral and cellular responses. Recent analysis of numerous
molecular resources generated for bivalves has revealed that many species exhibit a significant expansion ofgene families encoding proteins with pronounced carbohydrate-recognition properties, functioning in a lectinlike fashion. Although pathogen recognition can occur at different levels, such as at the cell membrane (throughTLRs and PGRPs) or in the cytoplasm (through NLRs and RLRs), such expansions appear to mostly involverecognition proteins secreted to the extracellular environment, and therefore components of humoral immunity.
Notable examples include C1q domain-containing proteins, C-type lectins and fibrinogen-related domain
containing proteins (FReDs), which are present in hundreds of copies in the genomes of mussels, oysters, andclams. These extensive molecular repertoires are the result of very recent expansions, often specific toindividual species or families, facilitated by repeated duplication events and obviously selected due to thefitness advantage they provided. This molecular complexity is further enhanced by gene presence-absence
variation (PAV), resulting in the unusual situation where different individuals of the same species possess
distinct lectin variants. Although the functional characterization of these molecules is still at its very earlystages, the results obtained so far reveal very interesting properties, providing an explanation for theextraordinary resilience of these species to infection, and offering new perspectives for the development ofbiotechnological products.

⼆枚⾙は、沿岸の海洋環境において並外れた適応能⼒を発揮する⽣物であり、そこでは多くの⽣物学的ストレス条件にさらされる。その中には、濾過摂⾷の習性から、潜在的に病原性のある微⽣物（バクテリア、ウイルス、原⽣動物など）にさらされることも含まれる。脊椎動物とは異なり、これらの⽣物は免疫グロブリンや T 細胞レセプターに基づく適応免疫系を持たないため、感染に対する防御はすべて⾃然免疫系に頼らざるを得ない。その結果、多くの⼆枚⾙種は、病原体関連分⼦パターン（PAMPs）の認識、細胞内での炎症性シグナルの伝達、体液性応答と細胞性応答を調整する免疫エフェクター（抗菌ペプチドやサイトカイン様分⼦など）の産⽣に関与する機能成分の分⼦的多様化が顕著である。近年、⼆枚⾙に関する数多くの分⼦資源が解析され、多くの種が、レクチン様様式で機能する、顕著な糖鎖認識特性を持つタンパク質をコードする遺伝⼦ファミリーの著しい拡⼤を⽰していることが明らかになった。病原体の認識は、細胞膜（TLR や PGRP を介する）や細胞質（NLR:Nod like receptor や RLR: RIG-I-like receptor を介する）など、さまざまなレベルで起こりうるが、このような拡⼤は、ほとんどが細胞外環境に分泌される認識タンパク質、つまり体液性免疫の構成要素に関与しているようである。注⽬すべき例としては、
C1q ドメイン含有タンパク質、C 型レクチン、フィブリノーゲン関連ドメイン含有タンパク質（FReDs）などがあり、これらはイガイ、カキ、アサリのゲノム中に数百種類存在している。これらの広範な分⼦多様性は、ごく最近に拡張された結果であり、多くの場合、個々の種や科に特有であり、重複が繰り返されることによって促進され、明らかに優位性から選択された。このような分⼦の複雑さは、遺伝⼦の存在-⾮存在変化（PAV）によってさらに強化され、その結果、同じ種でも個体が異なるレクチン変異体を持つという異常な現象を⾒出している。これらの分⼦の機能解析はまだ初期段階にあるが、これまでに得られた結果は⾮常に興味深い性質を明らかにし、これらの種の感染に対する並外れた回復⼒を説明するとともに、バイオテクノロジー製品の開発に新たな展望について話したい。

【参加申込】なし【参加費】無料【問い合わせ先】⻑崎国際⼤学薬学部 機能形態学研究室 藤井佑樹（yfujii@niu.ac.jp）