遺伝学のパラダイムシフトを目指して（Ⅰ）

日本遺伝学会第91回大会 Best Papers 賞
ⅠⅡ

線虫 C. elegans の低温耐性におけるメカノレセプター DEG-1 を介した温度受容○高垣菜式1、太田（1甲南大学敦2、藤原祐一郎3、久原
医学部、4PRIME, AMED）

篤1､4

体細胞分裂から減数分裂への細胞周期の切替え機構○石黒啓一郎 1、松浦公美 1、谷 直紀 1、竹田直樹 1、臼杵慎吾 1、山根万里子 1、杉本道彦 2、藤村幸代子1、細川美穂子3、中馬新一郎3、洪実4、荒木喜美2、丹羽仁史1、（1熊本大学Ⅲ

茜1、大西康平1、水口洋平2、豊田

統合ニューロバイオロジー研究所、2国立遺伝学研究所、3香川大学

発生医学研究所、2熊本大学

生命資源研究支援センター、3京都大学

ウイルス・再生医科学研究所、4慶應義塾大学

医学部）

遺伝子系図の推定と集団遺伝学への応用○シュパイデル玲雄、Simon Myers（Department of Statistics, University of Oxford, Oxford UK）

Ⅳ

Zfp57 による組織特異的なアレル性発現制御メカニズム○今泉結、岸（東京大学大学院ⅤⅥ
ⅦⅧⅨ
ⅩⅪ雄介、川口大地、後藤由季子

薬学系研究科）

細胞核の形を決めるしくみ：RNA 結合タンパク質 YB-1 を介した細胞核の分葉化誘導機構
川端大輝、髙森規維、野口貴史、平田久峰、味舌環吾、飯盛未菜、池田智哉、五十嵐雅之、○谷 時雄（熊本大学大学院自然科学教育部）

局所適応による遺伝的分化の進化ダイナミクス○坂本貴洋、印南秀樹（総合研究大学院大学

生命共生体進化学専攻）

細胞周期の進行に伴う CENP-C のセントロメアクロマチンへの結合機構の変化とその意義○渡邉励人、原（大阪大学大学院

昌稔、有吉眞理子、深川竜郎

生命機能研究科

染色体生物学研究室）

不活性 X 染色体のクロマチン制御機構における SmcHD1 の役割○市原沙也1、長尾恒治2、小布施力史2、佐渡（1近畿大学大学院農学研究科

敬1

バイオサイエンス専攻、2大阪大・理・生物科学）

リボソーム不安定化をトリガーとした ribosome hopping による大腸菌 ORF の再定義
○茶谷悠平2、田邉（1東京工業大学

葵1、丹羽達也1､2、田口英樹1､2

生命理工学院、2東京工業大学

科学技術創成研究院

細胞制御工学研究センター

ハツカネズミ（Mus musculus）亜種を用いた全ゲノム集団解析○藤原一道、河合洋介、斎藤成也、長田直樹、鈴木（北海道大学情報科学院）

仁

ATP 恒常性とタンパク質凝集の知られざる関係〇吉田知史、Masak ● Takaine、Hiromi Imamura（早稲田大学国際学術院）（ローマ数字は原稿受理順を示す。○印は大会における講演発表者を示す。）

線虫 C. elegans の低温耐性におけるメカノ
レセプター DEG-1 を介した温度受容Ⅰ

高垣

環境温度への馴化や適応は動物の生存繁栄に関わる重要なファクターです。しかし、動物の温度応答の仕組みには未知な部分が多く、現在の生命科学における大きな課題です。本研究では、線虫 C. elegans の低温耐性を指標に、動 物の温度応答や耐性の機構の解明を目指しています
1‑4)（図 1 ）。DNA マイクロアレイと次世代 DNA シーケンサーを用いた解析などから、キサンチンを尿酸に分解するキサンチンデヒドロゲナーゼ（XDH-1）が低温耐性に関与することが見つかりました。さらに、XDH-1 は AIN と AVJのわずか 2 つの介在ニューロンで機能することで個体の低温耐性を制御することがわかりました。 興味深いことに、
これら 2 つの介在ニューロンは、メカノレセプターを発現している ASG 感覚ニューロンの制御を受けていることが示
唆され、ASG の温度応答性にメカノレセプター DEG-1 が関与することが Ca2+ イメージング解析わかってきました。
つまり、ヒトにも存在するメカノレセプター Degenerin/Epithelial Na+ Channel（DEG/ENaC）が、線虫の頭部感覚ニューロンで温度受容体として機能し、体全体の低温耐性を制御するという可能性が得られました。そこで、DEG-1の温度受容能を解析するために、温度上昇刺激を受容しな
い ASE 味覚ニューロンに異所的 DEG-1 を発現させ、温度刺激に対する応答を測定しました。すると DEG-1 を異所的に発現した ASE は温度上昇刺激に大きな反応を示すように

菜式

甲南大学研究所

高垣菜式

太田豊田藤原祐一郎

敦

統合ニューロバイオロジー

茜大西康平

久原水口洋平篤なりました。さらに、カエル卵母細胞を用いた 2 本刺し電圧固定法によって、DEG-1及びそのヒトホモログ MDEG が温度に応答するかを解析したところ、特定の温度刺激で Na+イオンの流入を示すことがわかりました（図 2 ）。以上の結果から、ヒトおよび線虫の（DEG/ENaC）型メカノレセプターが温度を受容し、DEG-1 は僅か 1 対の感覚ニューロンでの温度受容を介して、体全体の温度耐性を変化させるという新奇の概念を提示することができ、ヒトを含む動物においてメカノ受容体 DEG/ENaC が個体の温度適応に関わる初めてのケースとなりました（図 3 ）。今後は DEG-1以外の DEG/ENaC 型メカノレセプターが温度を受容しているかについて興味を持っています。

Temperature

感覚ニューロン

メカノ受容体DEG-1Na+

図1C. elegans の低温耐性

DEG‐1

A G-+20℃で飼育した個体を 2 ℃に移すと死滅するが、15℃で飼育した個体に 2 ℃の低温刺激を与えても生存する。

介在ニューロン

AAN
XDH‐1

XDH‐1

Two-electrode voltage-clamp method
old tolerance

Na+ current (nA)

Temperature (℃)
1010152025303540← DEG-1を発現させていない
カエル卵母細胞-233.5℃-4-6-7← DEG-1を発現させた

DEG-1

カエル卵母細胞

Xenopus oocyte

図2

カエル卵母細胞を用いた 2 本刺し電圧固定法

カエル卵母細胞に温度上昇を与えても温度に応答を示さないが（マゼンタ）、カエル卵母細胞に線虫 DEG-1 を発現させると特定の温度刺激で Na+ イオンの流入を示す（黒）。

4

図 3 メカノレセプター DEG-1 を介した低温耐性の神経回路モデル
ASG 温度受容ニューロンで発現する DEG-1が温度を受容し、AIN とAVJ 介在ニューロンを介して、低温耐性を制御する。

引用文献
1） Ohta, Ujisawa, Sonoda, Kuhara, Nature Commun., 2014
2） Sonoda, Ohta, Maruo, Ujisawa, Kuhara, Cell Reports, 2016
3） Takagaki N., Ohta A., Ohnishi K., Kawanabe A., MinakuchiY., Toyoda A., Fujiwara Y., Kuhara A., EMBO Reports, inpress.
4） Okahata M., Wei A. D., Ohta A., Kuhara A., Science Advances,
2019