神経を持たない海綿動物における収縮を協調させる古代のモノアミン作動性シグナル伝達システム

科学分野:

• 動物生理学
• 進化学
• 細胞シグナル伝達

背景:

• 初期に分岐した動物である海綿動物には、ニューロンや筋肉はないが、管の収縮を協調させている。
• 化学的な神経伝達は、動物における多細胞の協調と運動を可能にした。
• 初期の動物のコミュニケーションを理解することは、進化的な洞察にとって重要である。

研究 の 目的:

• 海綿動物における管の協調の根底にある分子メカニズムを調査する。
• 海綿動物の管の挙動に関与するシグナル伝達分子および経路を特定する。
• 動物におけるモノアミン作動性システムの進化的な起源を探る。

主な方法:

• *Spongilla lacustris*におけるモノアミンの生合成の生化学的分析。
• 脱炭酸酵素および小胞輸送体の同定。
• シグナル伝達経路の研究のためのリン酸化プロテオーム解析およびラベルフリー3Dイメージング。
• モノアミンに応答した管の挙動を観察するための機能的アッセイ。

主要な成果:

• 海綿動物はトリプタミン、フェネチルアミン、チラミンを合成し、これらは異なる管の挙動を引き起こす。
• 新規脱炭酸酵素および小胞輸送体が、神経様分泌細胞および代謝細胞で共発現している。
• トリプタミンはGPCRシグナル伝達およびRho GTPaseを活性化し、細胞接着およびアクチン-ミオシンネットワークを再構築する。
• これらの分子イベントは、海綿動物の管における局所的な収縮および全身の収縮を引き起こす。

結論:

• ニューロンに先行する祖先的なモノアミン作動性システムが、分泌細胞と収縮細胞を結びつけている。
• このシステムは、後期の動物の進化において、シナプス伝達の神経調節のために精巧化された可能性が高い。
• この発見は、初期の動物の多細胞性に不可欠な化学的シグナル伝達の原始的な形態を明らかにする。