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助成番号 141565
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

プラナリア有性化を制御する D-アミノ酸代謝機構の解明

研究テーマ（欧文） ＡＺ

D-Amino acid metabolism underlying sexual induction of the planarian Dugesia ryukyuensis

研究氏
代表名
者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓） マエザワ名） タカノブ

研究期間 Ｂ２０１４～ ２０１５

漢字 ＣＢ

前澤孝信

報告年度 ＹR２０１５

年

TAKANOBU

研究機関名

津山工業高等専門学校

ﾛｰﾏ字 ＣＺ MAEZAWA研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

年

津山工業高等専門学校・准教授

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
無性生殖と有性生殖の転換は多くの動物でみられるが、その転換機構は分子レベルではほとんど分かっていない。プラナリア無性個体に成熟した有性個体をミンチにして食べさせることで有性個体へ転換させる（有性化）実験系が確立されている。このことは有性個体中に有性化を誘導する化学物質（有性化因子）が含まれていることを意味している。私たちは、これまでに有性化因子の１つが D-トリプトファン（D-Trp）であることを明らかにしてきた。また、D-アミノ酸の分解酵素である D-アミノ酸酸化酵素（DAO）が無性個体において有性化を抑制していることを見出した。D-Trp と同様の有性化活性を D-アルギニン（D-Arg）、D-フェニルアラニン（D-Phe）、D-ロイシン（D-Leu）、D-アスパラギン（D-Asn）も有していたため、DAO はそれら複数の D-アミノ酸の分解を介して有性化を抑制していると考えられる。
本研究では、DAO による有性化抑制機構を探るため、DAO が体内で主に分解する D-アミノ酸を明らかにすることを目的とした。まず、DAO の機能阻害がどの D-アミノ酸の効果に影響するかを調べた。その結果、DAOを機能阻害しても D-Arg と D-Asn の有性化活性に影響はないが、D-Trp、D-Phe、D-Leu の有性化活性が促進された。in vitro の実験では、D-Arg も D-Asn も DAO によく分解される。以上より、D-アミノ酸による有性化機構には DAO に依存するものとそれ以外の複数の経路が存在すると考えられた。
そこで、DAO の機能阻害によって実際にプラナリア体内の各アミノ酸の総量がどのように変動するのか、どのアミノ酸の D/L 比が増加するのか調べるために、高感度かつ精確なアミノ酸/D-アミノ酸検出系を開発することにした。プラナリアの個体別に低分子化合物をメタノール抽出し、比較したい個体別抽出液のアミノ酸を質量差が６ある 13C6-ダブシルクロリドと 12C-ダブシルクロリドでそれぞれ特異的にラベルした。キャピラリー
LC-MS 解析を行い、プラナリア１個体から、システインを除く 19 種類のアミノ酸を検出することにはじめて成功した。今後、キラルカラムを用いてアミノ酸を D 体と L 体に分離し、量比を明らかにしていきたい。

キーワード ＦＡ

プラナリア

D-アミノ酸

有性化（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -D-アミノ酸酸化酵素発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

著者名 ＨＡ

Maezawa T, Ishikawa M, Okamoto H and Kobayashi K

書名 ＨＣ

Reproductive and Developmental Strategies

図書

出版者 ＨＢ

Springer Japan発行年 ＨＤinpress

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

欧文概要 ＥＺ
Many animals switch reproductive mode between asexual and sexual reproduction. However, molecular mechanisms of
the switching are remained to be unclear. We have found that an asexual population of Dugesia ryukyuensis (OH strain)develops reproductive organs when fed minced bodies of sexually mature Bdellocephala brunnea worms. This resultclearly indicates that sexually mature worms contain certain substance(s) that stimulate sexual induction in the OH worms.
We have identified tryptophan (Trp) as one of the sex-inducing substances. Furthermore, the repression of D-amino acidoxidase (DAO) expression in the asexual D. ryukyuensis worms induced ovarian development. In addition to D-Trp, fourof the D-amino acids ((D-arginine (Arg), D-phenylalanine (Phe), D-leucine (Leu), and D-asparagine (Asn)) havesex-inducing activity, suggesting that DAO protein inhibits the sexual induction possibly through degradation of theseD-amino acids. Since DAO is the only enzyme to degrade D-amino acids in D. ryukyuensis, the reduced DAO activity is
expected to change the metabolic balance of L- and D-amino acids.
In the present study, we compared the effects of various D-amino acids on DAO-knockdown and control asexual D.
ryukyuensis worms. DAO-knockdown enhanced the sexual induction by D-Trp, D-Phe, and D-Leu，whereas the inductionby D-Arg and D-Asn was independent on DAO-knockdown. Because in vitro experiments D. ryukyuensis DAO candegrade these two amino acids as well as D-Trp, it is suggested that there are different signaling mechanisms responsible
for the sexual induction by D-amino acids. To further elucidate the mechanisms, it is inevitable to measure the metabolicstates of L- and D-amino acids in individual worms. Therefore, we tried to develop an accurate and sensitive method toquantify amino acids and D/L ratio of each amino acid. Low-molecular-weight compounds were extracted from individual
worms by 85% methanol, and the amino acids in the extracts were labeled by 13C6- or 12C-dabsyl chloride. The resultant
heavy- and light-labelled samples were mixed and analyzed by capillary HPLC-MS. Each amino acid detected as doublet
peaks with 6 or 3 Da difference in mass, and 19 species of amino acids contained in individual worms were successfully
quantified for the first time. Development of a method to measure D/L ratio of these amino acids is underway.

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