カエル抗菌ペプチド「ボンベシン」と哺乳類神経ペプチド「ガストリン放出ペプチド」とは異なる進化系譜だった
2021-07-29 国立遺伝学研究所
岡山大学学術研究院自然科学学域（理学部附属牛窓臨海実験所）の坂本浩隆准教授と濱田麻友子准教授、情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所、近畿大学、神奈川大学の共同研究グループは、生理活性物質であるボンベシンファミリーペプチドの進化の道筋とガストリン放出ペプチド（GRP）の普遍性を明らかにしました。これらの研究成果は6月25日、自然科学系の国際誌「Scientific Reports」（Springer Nature）に掲載されました。
カエルにおいて抗菌ペプチドとして働く「ボンベシン」と、哺乳類でオスの性機能や概日リズム、かゆみ感覚の伝達など多くの自律神経機能に関与することが知られている神経ペプチドの「GRP」は、非常に似た構造をしているため、ボンベシンからGRPが進化してきたと考えられてきました。しかしながら、これらふたつの遺伝子は独自の進化を遂げてきたものであることが明らかになりました。また、四肢動物におけるGRPの祖先的な役割を明らかにするため、ネッタイツメガエル（ゼノパス）のGRPとその受容体の発現を調べたところ、哺乳類と同様に「脳－腸ペプチド」系であることがわかり、その普遍的な役割が示されました。
本研究によって、両生類でも普遍的なGRP系が存在していることが明らかになり、生体において重要な役割を果たすGRP系の研究モデルとなることが期待されます。また、カエル特有の抗菌ペプチドであるボンベシンはその作用メカニズムを知ることにより、有用化合物として利用できるかもしれません。
本研究は、下記の支援を受けて実施しました。
・JSPS科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究 15K15202 研究代表者：坂本浩隆
・JSPS科学研究費補助金 国際共同研究加速基金15KK0257 研究代表者：坂本浩隆
・JSPS科学研究費補助金 基盤研究（S）15H05724 研究分担者：坂本浩隆
・JSPS科学研究費補助金 新学術領域研究（研究領域提案型）（学術研究支援基盤形成）先端バイオイメージング支援プラットフォーム（ABiS）16H06280 研究支援者：坂本浩隆
・JSPS科学研究費補助金 新学術領域研究 (研究領域提案型) 21H00428 研究代表者：坂本 竜哉
・JSPS科学研究費補助金特別研究員奨励費 15J40220 研究代表者：高浪景子
・JSPS科学研究費補助金特別研究員奨励費 13J08283; 17J03839 研究代表者：越智拓海
・国立研究開発法人日本医療研究開発機構 (AMED) 961149 研究分担者：坂本浩隆
・国立大学法人岡山大学「女性研究者海外派遣事業」派遣研究者：濱田麻友子
遺伝研の貢献
マウス開発研究室の高浪景子助教はタンパク質発現解析およびカエル脳のマッピング解析に貢献しました。
図: 今回明らかにしたボンベシン／ガストリン放出ペプチド（GRP）／ニューロメジンB（NMB）の進化系譜。(a) これまでは、ボンベシンからGRPとNMBが進化したと考えられてきましたが、(b) 本研究によって、ボンベシンはNMBがカエル系統でのみ特殊化したものである一方、GRP系はカエルを含め、脊椎動物の間で広く保存されていることがわかりました。
The gastrin-releasing peptide/bombesin system revisited by a reverse-evolutionary study considering Xenopus
A. Hirooka, M. Hamada, D. Fujiyama, K. Takanami, Y. Kobayashi, T. Oti, Y. Katayama, T. Sakamoto, H. Sakamoto
Scientific Reports 11, 13315 (2021) DOI:10.1038/s41598-021-92528-x
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