国立大学法人筑波大学
国立大学法人富山大学
国立大学法人岡山大学
公益財団法人サントリー生命科学財団
生物にとって非常に重要な化学物質であるアミノ酸は、光学活性という性質を持っており、同じ化学式であっても、L体とD体の２種類が存在します。不思議なことに、生物の体内にあるアミノ酸はほぼ全てL体です。しかしながら、わずかにD体が存在し、種々の機能を持つことが分かりつつあります。その代表例がD-セリンで、哺乳類では、脳内での情報伝達や、皮膚の角質層の形成に関わります。D-セリンは多くの動植物に含まれていますが、哺乳類以外での機能はよく分かっていませんでした。
本研究では、哺乳類に最も近い無脊椎動物であるホヤの変態の仕組みを解析し、D-セリンが変態に必要なことを明らかにしました。ホヤは、幼生の時にはオタマジャクシに似た形態をしていて遊泳していますが、変態によって長い尾部を体内に吸収し、岩などに固着して生活する成体となります。
ホヤ幼生では、D-セリンの合成酵素（セリンラセマーゼ）が発現しており、D-セリンを作っています。遺伝子操作によりD-セリンの合成をなくすと、尾部の吸収が途中から進まなくなります。尾部の吸収に必要なスペースは、皮膚の細胞が持つ小胞から内容物が分泌されて作られますが、D-セリンはこの皮膚からの分泌に必要なことが分かりました。哺乳類でもD-セリンが皮膚からの分泌に関わっていることから、D-セリンは、動物間で共通した機能を持っていると考えられます。
■研究代表者
筑波大学生命環境系
笹倉 靖徳 教授
富山大学学術研究部 医学系
森 寿 教授
岡山大学学術研究院自然科学学域・理学部附属臨海実験所
濱田 麻友子 准教授
公益財団法人サントリー生命科学財団 生物有機科学研究所
佐竹 炎 主幹研究員
D-セリンをなくしたホヤは、尾部吸収が完了せず、体外に飛び出たままになる。
皮膚の細胞をGFP（緑色蛍光タンパク質）でラベルしている。細胞内の黒い多数の円形構造が小胞。尾部が吸収されるスペースは、皮膚の細胞が持つ小胞の内容物が外に分泌されることで形成され、それに伴って小胞は小さくなる。D-セリンがないと、内容物が分泌されないので小胞は大きなままで、スペースができない。
セリンラセマーゼの働きで、L-セリン（青丸）がD-セリン（赤丸）へと変換される。変態が始まると、D-セリンは皮膚の細胞にあるNMDARと結合し、細胞内部にある小胞の内容物を細胞外に分泌させる。内容物の蓄積によって形成されたスペースの中に尾部組織が吸収されていく。
■掲載論文
【題 名】 D-serine controls epidermal vesicle release via NMDA receptor allowing tissue migration during the metamorphosis of the chordate Ciona
（D-セリンは、NMDA受容体を介し、表皮の小胞からの分泌を促すことで、ホヤの変態時の尾部吸収を促進する）
【著者名】 Gabriel Krasovec1、保住暁子1、吉田知之2、帯田孝之3、濱田麻友子4、白石慧5、佐竹炎5、堀江健生1、森寿2、笹倉靖徳1
1. 筑波大学 生命環境系/下田臨海実験センター
2. 富山大学 学術研究部 医学系
3. 富山大学 学術研究部 薬学・和漢系
4. 岡山大学 自然科学学域/理学部附属臨海実験所
5. 公益財団法人サントリー生命科学財団 生物有機科学研究所
【掲載誌】 Science Advances
【掲載日】2022年3月11日
【DOI】10.1126/sciadv.abn3264
＜詳しい研究内容について＞
D-アミノ酸はホヤと哺乳類で皮膚分泌に関わる共通の機能をもつ
＜お問い合わせ＞
【研究に関すること】
笹倉 靖徳（ささくら やすのり）
筑波大学 生命環境系 教授／下田臨海実験センター長
TEL: 0558-22-6605
URL: https://www.shimoda.tsukuba.ac.jp/~sasakura/index.html
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