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1.Phyco.
l(Sδrui)59:14‑16，March10，201
1

松 1碕素道 :貝類寄生虫パ ーキンサスの 生物学

ノ4ーキンサス (GenusPerkinsus) はカキに大量姥死を引き回の分裂を繰り返して房:犬の創I
I
胞集団が形成されるが，いずれ950年に記載され，これまで主として水起こす病原体として 1

Ulリンパ球の貧食作用に対しは分離して個々の栄養体に戻る 。J

産学上の要請から 研究されてきた生物であ る。カキに寄生するて抵抗性があり，逆にこれを利用して様々な組織へと感染を拡Pe
rkin.susmarinus， アワビやアサリに寄生する Polseniなど大する。一方，宿主の死亡などの理由で嫌気的状態に置かれる7極が記載されているほか，世界各地の様々な二枚貝から未同と，栄養体は休 H
民胞子 (hypnospore) と呼ばれる直径 50μm定の組が報告されている。発見当初は原始的な真菌だと考えらほどの巨大な細胞へと分化する 。休 1民胞子は海水にさらされるれていたが，現在では渦鞭毛藻に近縁な原生生物とされている 。と放出管 (dischargetube)を伸ばした遊走子襲 (zoosporangia)

そこで本稿では渦鞭毛藻との近縁性に着目し，最新の知見を交となり ，非対称な 2本の鞭毛を持った遊走子を 内部に多数形成

え基礎生物学の観点からパ ーキンサス鎖を紹介したい。なお貝する。遊走子は 51‑
1111程度で放出管より海水中に放出され，こ2007)を参照
類病原体としてのパ ーキンサスについては良永 (れが新たな宿主へ感染すると考えられている。核相や有性生殖いただきたい。

に関するま[1見は得られていない。

生態

系統的位置

ノ4ー キ ン サ ス の 生 活 環 は 栄 養 体 (trophozoite) と遊走子号
ノ ーキンサスはアピコンプレクサ類と渦鞭毛競との分岐点近(zoospore) から構成されている (1豆11)。栄養体はほぼ球形で傍に位置づけられており ，なかでも渦鞭毛誌との近縁性が指摘

0ドm に達し ，その大部分を大きな液胞が占めている 。貝直径 1)。パーキンサスと近縁な生物として，渦鞭毛されてきた (図2の体内では栄養体として分裂増殖しており，出11胞壁の 内1HUで数謀に寄生する P
arviluciferaが記載されており，これらを含め

assPerlくinsea) またはパーキンソゾア門てパ ーキンサス綱 (Cl(Phylul11 Perkinsozoa)に所属させる 。 さらには海水や淡水のプランク トンを対象とした環境 DNAからも，パーキンサス綱にB所属する生物由来と思われる配列断片が数多くシ ーケンスされBrateetα1.2010)。 これまで記載された生物がすべてている (4寄生性であったことから ，こ うした配列断片も寄生性生物に由A中か らも見来すると考えられている。熱水活動域の環境 DN出されており，その生物としての実体や熱水生態系における位置づけを明らかにするこ とは極めて興味深い課題といえ るだろ
50ドmつ。
号ノ ーキンサス綱に次いで、祖先的とされるのがハダカフタヒゲ

Cムシ Oxyrrlusmαrinαで， これは汽水域に生息する従属栄養性のプランクトンである 。次いで、寄生性のシンディニウム類が位置しており，これに近縁な生物由来と思われる環境 DNA配列も海洋を中心に非常に多く報告されている 。 したがってハダ
カフタヒゲムシを除けば， ~向鞭毛誌の系統の基部には寄生性 の生物群が虫かな多様性をもって存在しているこ とが想定される。
色素体
渦鞭毛誌の色素体は紅謀の二次共生に由来し ，アピコ ンプレクサ類や不等毛謀類が持つ色素体と起源を同じくすると考え ら

iler‑
Sl11ithが 1980年に提唱して以来，継続的れている。Cava￨
岩11 パーキンサスの生活環。
A 単独補正主した P/'l1arillLlSの栄養体。 B.P olseni培養株から誘導した逃走子資と遊定子(欠川) C.~E 活保の模式 |玄|。 宿主 |村および府主主系では栄養体としてW
Hiu(~I~矢 1=1]) しているが，鰍気条例 ーで休日K(;本が誘導され，そののち i並走子議 "1"に遊走子を多数生じる(以矢印)。に修正を受けながらも支持を集めている仮説である 。最近にな っuvmeraてアピコンプレクサ類に近縁で光合成性のクロメラ Clveliaが見 1:
1:¥されたことから注目を集めているが， ~;:;~類学最前線
でもネIjl}1 (2008) および石川・ 松本 (20I0) によって紹介され

15且剛

綱
藻
毛鞭︑Billi‑‑J∞という報告があり (Fem釦dez‑
Robledoetal.:
2 8b)，色素体の有無は厳密には未決着の問題である。
ーキンサスに色素体が存在するとして，その機能は何であノ4ろうか?これまでゲノム情報から見出された中では，フェレドキMAGlシン還元系とそれを利用したイソプレノイド合成系が注目される。イソプレノイドから生合成される化合物としてまずステロー
ルが挙げられるが，パーキンサスは細胞外のステロールに依存

Lundeta.
l2007) ので除外できしていることが示されている (る。他に需要が大きいと恩われるのは好気呼吸に用いられるキノンで，側鎖がイソプレノイドに由来している。しかし現時点ではパーキンサスのイソプレノイド合成系が機能しているかどうかすら知見がなく，今後取り組むべき課題といえるだろう。
また当然ながら渦鞭毛藻の色素体との進化的な関係に興味がJ~ーキンサス綱持たれる。パーキンサスに次いで祖先的とされるハダカフタヒ

湖沼ゲムシでは， ESTプロジェクトで二次共生色素体への輸送シグ

沿岸

ナルを伴った遺伝子が見出されており，パーキンサス同様の色

6地点 39ウローン
4地点 8クローン
熱水様 1地点 3ヲローン

素体を持っている可能性が考えられる (Slamovits& Keeling2008)。しかしより派生的とされるシンディニウム類やヤコウチュウ類についてはほとんど知見がない。色素体包膜の数，色アピコンプレックス門

素体 DNAの形状や遺伝子組成，補助色素の合成系など，渦鞭毛藻の色素体には注目すべき点が多くあるため，もし中間的な生物群から色素体が見出されるとすれば非常に興味深い成果を期待できるだろう。

0.
1substiMions/site

図 2 パーキンサス綱の系統的位置と環境 DNA由来配列の多様性。
核18SrRNA遺伝子を用いたベイズ法(GTR心+I+COVモデル)による系統樹 (130taxa，1，442sites，Brateeta.
l2010)に基づき作図。枠内の数字は最尤法によるプートストラップ値(上段)とベイズ法による事後確率(下段)を示す。主として寄生性の生物から構成されると推定される系統群を灰色で示し，パーキンサス綱については環境 DNAの採取された場所とクローン数を付記した。 MAGl， MAG2はそれぞれ MarineAlveolateGroup1:および 2の略。

ミトコンドリア
パーキンサスのミトコンドリアは単一で管状のクリステを持ち，分岐しながら液胞を取り囲むように存在している。ミトコン
ドリアの機能に着目した研究はほとんど行われていないが，ゲノム情報からは好気呼吸に関わる遺伝子群が一通り存在していることが知られている (Mogi&Kita2010)。ミトコンドリアDNAは蛍光顕微鏡下で観察可能であるものの，ゲノムプロジェクトの配列情報中にはミトコンドリア DNAであることが自明な配列は見出されない。我々は徹底的な相同性検索によって，一ているので詳しくはそちらを参照していただきたい。

oxl遺伝子に般的にミトコンドリア DNAにコードされている c
似たごく短い領域を 2ヶ所見出したが，これらは核ゲノム上にさて渦鞭毛藻とアピコンプレクサ類の持つ色素体が同起源だ存在していた。しかしこの 2ヶ所の配列に基づきプライマーをと考えるならは当然パーキンサスにも起源を同じくする色素体設計して PCRを行い，全長にわたって coxl遺伝子とよく似たが存在する可能性がある。近年になって，フェレドキシン還元系，配列 Pmcoxlを得ることができた。この配列は長さが不均一で10kb以下の DNA分子上に存在しており，これがパーキンサ脂肪酸合成系，イソプレノイド合成系のうちそれぞれ色素体に特異的な遺伝子群がパーキンサスに存在することが確かめられ，それらが渦鞭毛藻の色素体輸送シグナルに似た N末端配列を

Stelteretal.2007;Grauvogelet
持っていることが示された (∞∞etal.2∞'7) ことから，パーキンサスにも二次共生色素体が存

7;Mats皿 誌ietal.21 8)。さらに近縁種 P.olseniの遊al.
2 1走子に 4枚の生体膜に固まれた構造が観察された (Tel
国 債Griloスのミトコンドリア DNAであると推定される (Masudaetal.
2010)。
この Pmcoxlが転写・翻訳されていることは，シトクロム c
酸化酵素の活性を検出できることと，近縁種 P.olseniから得た配列と比較して非同義置換が全くないことから示唆されている。

在すると考えられるようになっている。ただしこれらのタンパク

しかし驚いたことに ，Pmcoxlの配列は読み枠が細かく分断されており，普遍的な機構のみでは単一のポリペプチドに翻訳す質が実際に色素体へ局在していることの証明がなされておらず，ることができない。ゲノム DNAおよび cDNA由来の配列が逆に色素体輸送シグナルを伴うと予想されるスーパーオキサイ

全く同一であることから RNA編集の可能性は除外されており，

SOD2) が輸送小胞を介して液胞に蓄積する
ド不均化酵素(Pm

我々は AGGおよびcccの 2種類のコドン特異的にフレーム

16叶

Pmcox1 mRNA(1434nt)

正且

ι一一且且lLJI

F二司

F
rame1tF
rame2
F
rame35'‑NNN NNN AGG YNN NNN‑3'X

X

R

X

X

5'‑NNN NNN CCC CUN NNN‑3'X

X

P

L

X

・‑

5'‑NNN NNN A GGY NNN NN‑3'•

5'‑NNN NNN CC CCU NNN N‑3'X

X

X

XGP

X

X

図 3 パーキンサスのミトコンドリア遺伝子におけるフレームシフト。
上段は P
mcoxl遺伝子の構造を模式的に示したもの。見かけ上 11の読み枠に分断されているが，その境界部にのみ AGGコドン(灰色)または CCCコドン(黒色)が出現する。下段は 2種のコドンによって起きると想定されるフレームシフトを図解したもの。 AGGコドンにより1場基下流に， CCCコドンの場合は 2塩基下流に読み枠がずれると考えられる。 Masudaeta.
l(2010)をもとに作図。

)。フレームシフトは翻シフトが起きるものと考えている(図 3
訳中に読み枠がずれる現象で，核・ミトコンドリアを問わず幅広い生物種で報告されているが，頻度は低くあくまで例外的な現象である。しかし Pmcoxlでは 1遺伝子中に 10ヶ所と異常なほど高頻度であり，極めて効率の良いフレームシフト機構が備わっていなければ翻訳を正常に完遂できない (Masudaetal.

2010)。まずはフレームシフトが起きていることを実証する必要があるが，どのような機構が備わっているのか，そして何がこれほど劇的な翻訳機構の変化をもたらしたのかは，極めて興味深い分子生物学・進化生物学上の課題だと考えられる。

最後に雑多な内容になってしまったが，パーキンサスという寄生虫が渦鞭毛藻の近縁生物として非常に興味深いという点を紹介してきたつもりである。パーキンサスを実験生物として見た場合，単なる恒温器があれば化学合成培地による単独培養が可能で，また人聞を含む晴乳動物等への感染性を持たないことから，いわゆる寄生虫の中では取り扱いが易しい部類に入る(しかし水産業に対して経済的被害を及ぼす危険があるため，万ーにも環0 EST解析が行わ境中へ漏洩しないよう注意する必要がある )れ(Josephetal.2010) 暫定的ではあるがゲノム配列も公開されていることに加えて形質転換法が確立しており (Femandez‑tal.2008a)，今後さらなる研究の進展を期待できるRobledoeのではないかと考えられる。

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