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ゾウギンザメからミネラルコルチコイド受容体遺伝子の単離に成功~発現解析から生殖器官での発現量が多いことを発見~

生殖発生生物学系の勝義直教授は、東京大学大気海洋研究所の兵藤晋教授、高木亙助教、セントクラウド州立大学(米国)のSatomi Kohno博士、シンガポール科学技術研究所(シンガポール)のByrappa Venkatesh博士、カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)のMichael E. Baker博士らとの国際共同研究によって、軟骨魚類であるゾウギンザメから体液の浸透圧調節に重要な役割を果たすミネラルコルチコイド受容体遺伝子の単離に成功し、どのリガンドと結びつくか(リガンド特異性)を詳細に解析しました。また、発現解析により腎臓のほかに生殖器官において発現量が多いことを明らかにし、その解析結果を発表しました。北大のプレスリリースでも紹介されています。以下、勝先生による解説です。

 

ミネラルコルチコイド受容体は、ヒトではアルドステロンというステロイドホルモンを受容し、腎臓においてナトリウムの再吸収促進やリン酸の排泄などを促すことにより、体液の浸透圧調節に深く関わっています。しかし、真骨魚類はミネラルコルチコイド受容体を発現していますが、アルドステロンは生体内で合成していません。真骨魚類のミネラルコルチコイド受容体の生体内でのリガンドは不明で、また、ミネラルコルチコイド受容体の生物進化の過程でホルモン応答性や生体内機能がどのように変化してきたのかなど、不明な点が多く残されています。

本研究では、脊椎動物の進化の過程で無顎類の次に分岐した軟骨魚類であるゾウギンザメのミネラルコルチコイド受容体を単離し、ホルモン特異性・濃度依存性を調べました。その結果、ゾウギンザメのミネラルコルチコイド受容体は哺乳類(ヒト)のミネラルコルチコイド受容体とは異なり、生殖器官で作用する黄体ホルモンであるプロゲステロンやヒトのミネラルコルチコイド受容体のアンタゴニストであるスピロノラクトンに応答して転写活性を高めることが判明しました。さらに,遺伝子発現の解析によって生殖器官でミネラルコルチコイド受容体遺伝子の発現量が多いことがわかりました。

アルドステロンを合成しない動物である軟骨魚類と硬骨魚類のミネラルコルチコイド受容体がプロゲステロンに反応を示すという結果は、ミネラルコルチコイド受容体の本来のリガンドがプロゲステロンである可能性を物語っています。さらに、生殖器官でミネラルコルチコイド受容体が多く発現しているという結果は、同受容体が生殖器官で新たな機能を有することを示唆しています。

本研究成果は、ミネラルコルチコイド受容体の分子進化や機能の全貌を理解する上で非常に重要な知見を提供します。

 

発表論文:Yoshinao Katsu, Satomi Kohno, Kaori Oka, Xiaozhi Lin, Sumika Otake, Nisha E. Pillai, Wataru Takagi, Susumu Hyodo, Byrappa Venkatesh, Michael E. Baker (2019) Transcriptional activation of elephant shark mineralocorticoid receptor by corticosteroids, progesterone, and spironolactone. Science Signaling 12, eaar2668.(https://stke.sciencemag.org/content/12/584/eaar2668.abstract

 

なお、本研究論文が載っているScience Signalingの6月4日号(vol. 12, no. 584)の表紙には、迫力あるゾウギンザメの写真が載っています。また、プレプリント・サーバーの一つであるbioRxivに同内容の論文を載せています。(https://www.biorxiv.org/content/10.1101/265348v4

 

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