Cryptochiton stelleri（オオバンヒザラガイ）における臼歯のバイオミネラリゼーションの分子機構のトランスクリプトームとプロテオミクスの統合的解析

以下の論文は2023年９月２日（土）ー３日（日）に岡山理科大学で開催される、第４７回日本鉄バイオサイエンス学会学術集会でも発表されます。

ヒザラガイの磁鉄鉱がフェリチン由来でそれを結晶化させて磁鉄鉱化させる遺伝子が、radular teeth matrix protein1（RTMP1）という未知の遺伝子らしいことを述べている。biomineralization に係る遺伝子の新発見として評価されるかもしれない。

以下の10月号の「化学と生物」には、根本美智子さん自身による日本語の総説が掲載された。
https://katosei.jsbba.or.jp/download_pdf.php?aid=1744




サイエンティフィック・レポーツ｜（2019）9:856｜DOI:10.1038/s41598-018-37839-2 1
www.nature.com/scientificreports

Cryptochiton stelleriにおける臼歯のバイオミネラリゼーションの分子機構のトランスクリプトームとプロテオミクスの統合的解析

根本美智子 、Dongni Ren、Steven Herrera、Songqin Pan、田村隆、稲垣健二、David Kisailus
ヒザラガイの多くの種は、重鉱物化した超硬質の放射状歯の尖端内にマグネタイト（磁鉄鉱：Fe3O4）を沈着させることが知られている。
最近、この放射状歯の超微細構造と優れた機械的性質が注目されており、新しい耐摩耗性材料の開発に有望なモデルとなっている。
ここでは、オオバンヒザラガイの橈骨組織から転写産物をde novoで構築し、トランスクリプトームおよびプロテオーム解析に用いた。
トランスクリプトーム解析の結果、非ミネラル化歯牙領域で高発現している転写産物の上位20位にはフェリチンをコードする転写産物が含まれていることが明らかになった。一方、ミネラル化領域にはミトコンドリア呼吸鎖タンパク質の割合が高かった。
プロテオミクス解析により、無機化尖で特異的に発現する22のタンパク質が同定された。
これらの特異的タンパク質には、我々がradular teeth matrix protein1（RTMP1）と呼ぶ新規タンパク質、グロビン、ペルオキシダシン、抗酸化酵素、フェロキシダーゼタンパク質などが含まれる。
本研究では、ヒザラガイから初めてde novoトランスクリプトームを構築し、radular teeth mineralizationの全体像を明らかにした。
この新しいトランスクリプトーム資源と、無機化された尖歯のプロテオミクス・プロファイルは、ヒザラガイ類における橈骨歯の無機化の分子メカニズムをさらに解明する上で貴重である。


結論
本研究では、オオバンヒザラガイ（Cryptochiton stelleri）の橈骨組織から初めて包括的なトランスクリプトームデータセットを構築した。
転写産物発現解析の結果、非ミネラル化歯牙領域で最も発現している転写産物にはフェリチン遺伝子が含まれることが明らかになった。
非ミネラリゼーション歯牙領域ではフェリチン遺伝子が、ミネラリゼーション歯牙領域では多くのミトコンドリア呼吸鎖酵素の遺伝子が含まれていた。
これらの結果は、以前顕微鏡で観察されたヒザラガイの放射状歯の発達と一致し、歯の無機化におけるこれらの遺伝子の重要性を示唆している。
さらに、プロテオミクス解析により、新規タンパク質を含む22種類の無機化棘特異的タンパク質が同定された。
これらのタンパク質は、キトンにおける酸化鉄の無機化に関する今後の研究の有力な候補である。
本研究で得られた結果は、放射状歯牙形成の最初の概観を提供するという点で貴重である。


以下図の説明
図1. 本研究で使用した橈骨組織の模式図。(a) ジャイアントパシフィックキトンCryptochiton stelleriの放射組織。(b) 鉱化した尖頭、基部、放射状膜からなる個々の放射状歯。

図2. 新規の無機質化牙特異的タンパク質、radular teeth matrix protein 1（RTMP1）のアミノ酸配列。
(a）cDNA配列から推定したRTMP1の全アミノ酸配列。539アミノ酸からなりグリシン（赤）とセリン（シアン）に富む。
下線は推定シグナル配列を示す推定リン酸化部位はアスタリスクで示す。
(b) RTMP1のドメイン構造の模式図。
GSリッチな繰り返し領域、WFリッチな領域、Hリッチな領域は薄い青、緑、ピンクのボックスで示されている。