世界初、緑藻ムレミカヅキモの全ゲノム解読に成功
—迅速で効率的な生態毒性評価試験への応用につながる成果—

   ムレミカヅキモ（Raphidocelis subcapitata、旧名Pseudokirchneriella subcapitata）はヨコワミドロ目^※４に属する緑藻です（写真１）。本種は幅広い化学物質に対する高い感受性と安定した増殖特性をもつため、化学物質の安全性評価手法の国際標準であるOECDの生態毒性試験の推奨種として指定され、広く世界中で用いられています。ナショナルバイオリソースプロジェクト（NBRP）の支援を受けて、国立環境研究所微生物系統保存施設でも本種がNIES-35株として保存、分譲されており、当施設で最も分譲件数が多い藻類のひとつです。一方で、モデル生物としての地位を確立していながら、未だ本種のゲノム配列を始めとする遺伝子情報については明らかになっていませんでした。本研究では、ムレミカヅキモの環境適応や化学物質応答などの基礎生物学的な情報を得ることを目的に、全ゲノム解読を行いました。

   当施設で分譲されているムレミカヅキモNIES-35株（http://mcc.nies.go.jp/strainList.do?strainId=26）の全ゲノム解読を行い、緑藻の近縁種ゲノムとの比較解析を行いました。

   ムレミカヅキモのゲノムは5,120万塩基対であり、ゲノム上には13,383個のタンパク質をコードする遺伝子が存在していました。同じ緑藻の仲間であるクラミドモナス^※５と比較すると、本種のゲノムにはグルコースやアミノ酸、水分子の輸送体などの環境適応に関わるタンパク質をコードする遺伝子が多数存在することがわかりました（図１）。本種のゲノム中のこれらの遺伝子の増加は、幅広い栄養環境や塩濃度での生育に適応したものだと考えられます。さらに、本種はキレート化^※６された様々な金属（鉄など）の細胞内への取り込みに利用される金属−ニコチアナミン（NA）輸送体をコードする遺伝子を複数持つことがわかりました（図１，２）。これは環境中の低濃度の金属を効率良く細胞内に取り込む仕組みであり、本種がもつ高い重金属感受性の一因である可能性があります。今後、環境適応や化学物質応答に関わる遺伝子の同定により、生態毒性評価に用いることができるバイオマーカー^※７の開発が期待されます。

   特にムレミカヅキモで多いもののみを示す。NA:ニコチアナミン。

   ムレミカヅキモは細胞外にキレート剤を分泌し、金属キレート複合体を金属–NA輸送体を通して細胞内に取り込むと予測される。

   本研究で得られたゲノム情報は、化学物質の毒性評価のみならず、その毒性メカニズムの研究にも活用できると考えられます。また、定量的PCRやRNA-seqなどの遺伝子発現解析手法などに応用することで、将来的に、迅速で効率的な新規毒性評価手法の開発が期待されます。

   本研究は国立研究開発法人日本医療研究開発機構（AMED）「ナショナルバイオリソースプロジェクト藻類」の支援及び国立環境研究所予算によって行われたものです。

研究に関すること
   国立研究開発法人　国立環境研究所
   生物・生態系環境研究センター　室長
      河地　正伸（かわち　まさのぶ）
      電話：029-850-2345
      E-mail：kawachi.masanobu（末尾に@nies.go.jpをつけてください）
   環境リスク・健康研究センター　副センター長
      山本　裕史（やまもと　ひろし）
      電話：029-850-2754
      E-mail：yamamoto.hiroshi（末尾に@nies.go.jpをつけてください）

AMED事業に関すること
   国立研究開発法人　日本医療研究開発機構
   基盤研究事業部 バイオバンク課
      電話番号：03-6870-2228
      Eメール：national-bioresouce（末尾に@amed.go.jpをつけてください）

Suzuki, S., Yamaguchi, H., Nakajima N., and Kawachi M. (2018) Raphidocelis subcapitata (=Pseudokirchneriella subcapitata) provides an insight into genome evolution and environmental adaptations in the Sphaeropleales. Scientific Reports.
DOI: 10.1038/s41598-018-26331-6