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アンハイドロビオシスのカビ類であるPolypedilum vanderplankiの乾燥耐性に関連する膜貫通タンパク質の新しいグループ
New group of transmembrane proteins associated with desiccation tolerance in the anhydrobiotic midge Polypedilum vanderplanki.
PMID: 32669703 PMCID: PMC7363813. DOI: 10.1038/s41598-020-68330-6.
抄録
眠っているキイロノミドPolypedilum vanderplankiの幼虫は、"無水生物症"と呼ばれる同化状態で完全な乾燥を生き残るための驚異的な能力で知られています。vanderplankiゲノムのユニークな特徴は、無水生物症に関連した拡張遺伝子クラスターの存在である。このような遺伝子クラスターのいくつかは既知の遺伝子のオルソログであるが、P. vanderplankiに特有の遺伝子のセットがある。これらは、P. vanderplankiのLEA遺伝子のうち2つ、PvLea1およびPvLea3を除き、既知のオルソログを持たないLea-Island-Located (LIL)遺伝子を含む。これらのタンパク質はそれぞれ4～5個の膜貫通ドメインを有しており、3個のPvLILに対して膜ターゲティングが可能であることを確認した。PvLILの保存アミノ酸は、膜貫通ドメインまたはその近傍に位置しています。PvLEA1とPvLEA3タンパク質は、PvLILタンパク質と共通のLEA様部分と膜貫通ドメインを組み合わせたキメラである。私たちは、P. vanderplankiの幼虫とP. vanderplanki由来の培養細胞株Pv11の両方において、無水生物症誘導時にPvLil遺伝子が高発現することを発見しました。このように、PvLilは、いくつかのLEA遺伝子と共通の起源を持ち、無水生物症誘導時に発現することから、無水生物症と関連している可能性のある新しい興味をそそる遺伝子群である。
Larvae of the sleeping chironomid Polypedilum vanderplanki are known for their extraordinary ability to survive complete desiccation in an ametabolic state called "anhydrobiosis". The unique feature of P. vanderplanki genome is the presence of expanded gene clusters associated with anhydrobiosis. While several such clusters represent orthologues of known genes, there is a distinct set of genes unique for P. vanderplanki. These include Lea-Island-Located (LIL) genes with no known orthologues except two of LEA genes of P. vanderplanki, PvLea1 and PvLea3. However, PvLIL proteins lack typical features of LEA such as the state of intrinsic disorder, hydrophilicity and characteristic LEA_4 motif. They possess four to five transmembrane domains each and we confirmed membrane targeting for three PvLILs. Conserved amino acids in PvLIL are located in transmembrane domains or nearby. PvLEA1 and PvLEA3 proteins are chimeras combining LEA-like parts and transmembrane domains, shared with PvLIL proteins. We have found that PvLil genes are highly upregulated during anhydrobiosis induction both in larvae of P. vanderplanki and P. vanderplanki-derived cultured cell line, Pv11. Thus, PvLil are a new intriguing group of genes that are likely to be associated with anhydrobiosis due to their common origin with some LEA genes and their induction during anhydrobiosis.