冈山大学

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D-氨基酸在海鞘和哺乳类动物中具有与皮肤分泌相关的共同功能

March 12, 2022

国立大学法人筑波大学
国立大学法人富山大学
国立大学法人冈山大学
公益财团法人SUNTORY生命科学财团


对生物来说非常重要的化学物质氨基酸具有光学活性的性质,即使是相同的化学式,也存在L体和D体两种。不可思议的是,生物体内的氨基酸几乎都是L体。但是,D体仅仅存在,并拥有各种各样的功能。其代表例子是D-丝氨酸,在哺乳类中与脑内的信息传达、皮肤角质层的形成有关。D-丝氨酸虽然包含在很多动植物中,但是除了哺乳类以外的其他动物的机能还不太清楚。
本研究分析了与哺乳类最接近的无脊椎动物——海鞘的变态结构,明确了D-丝氨酸对变态是必要的。海鞘在幼时是以类似蝌蚪的形态游动的,但由于变态,会吸收长尾巴在体内,然后固定在岩石上生活。
在海鞘幼体中,D-丝氨酸的合成酵素(丝氨酸消旋酶)被发现,制作D-丝氨酸。如果通过遗传因子操作消除了D-丝氨酸的合成,尾部的吸收就无法从中途开始进行。尾部吸收所需的空间是由皮肤细胞所具有的小胞分泌出的内容物而形成的,但是D-丝氨酸对于皮肤的分泌是必要的。哺乳类中D-丝氨酸也与皮肤分泌有关,因此D-丝氨酸在动物之间具有共同的功能。



■研究代表
筑波大学生命环境系
 笹仓 靖徳 教授
富山大学学术研究部 医学系
 森 寿 教授
冈山大学学术研究院自然科学学域・理学部附属临海实验所
 滨田 麻友子 副教授
公益财团法人SUNTORY生命科学财团生物有机科学研究所
 佐竹 炎 主要研究员

图5D-丝氨酸无法合成的海鞘中的变态
失去了D-丝氨酸的海鞘,尾部吸收没有完成,一直飞出体外。

图6空间形成中皮肤细胞的作用
用GFP(绿色荧光蛋白质)标签皮肤细胞。细胞内有很多黑色的圆形构造是小胞。尾部被吸收的空间是由皮肤细胞所具有的小胞的内容物分泌到外面而形成的,伴随着小胞变小。没有D-丝氨酸的话,因为内容物不被分泌,所以小胞很大,没有空间。
图7本研究揭示了海鞘的变态机制
由于丝氨酸消旋酶的作用,L-丝氨酸(青圆)被转换成D-丝氨酸(红圆)。变态开始后,D-丝氨酸与皮肤细胞中的NMDAR结合,使细胞内部的小胞的内容物分泌到细胞外。尾部组织被吸收到由内容物的积累形成的空间中。


■论文信息
【题目】 D-serine controls epidermal vesicle release via NMDA receptor allowing tissue migration during the metamorphosis of the chordate Ciona
【作者】 Gabriel Krasovec1、保住晓子1、吉田知之2、帯田孝之3、滨田麻友子4、白石慧5、佐竹炎5、堀江健生1、森寿2、笹仓靖徳1
1. 筑波大学 生命环境系/下田临海实验中心
2. 富山大学 学术研究部 医学系
3. 富山大学 学术研究部 药学・和汉系
4. 冈山大学 自然科学学域/理学部附属临海试验所
5. 公益财团法人SUNTORY生命科学财团 生物有机科学研究所
【刊登杂志】 Science Advances
【刊登日期】2022年3月11日
【DOI】10.1126/sciadv.abn3264


<详细研究内容>
https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r3/press20220312.pdf

<咨询窗口>
【关于研究】
笹仓 靖徳
筑波大学 生命环境系 教授/下田临海实验中心长
TEL: 0558-22-6605
URL: https://www.shimoda.tsukuba.ac.jp/~sasakura/index.html

【关于采访·报道】
筑波大学宣传室
TEL: 029-853-2040

富山大学总务部 总务课 宣传・基金室
TEL: 076-445-6028

冈山大学总务・企画部 宣传課
TEL: 086-251-7292

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