Abstract 2016

A phylogenomic study placed a previously undescribed eukaryote, strain SRT308, at the base of the Euglenozoa clade. (13th ICES)

A novel unicellular flagellate, strain SRT308, was isolated from a marine sediment sample collected from the Republic of Palau in 2013, and has been maintained in the laboratory. We firstly explored the position of this flagellate using the maximum-likelihood (ML) phylogenetic analysis of small subunit ribosomal DNA (SSU rDNA) sequences. In the SSU rDNA tree, SRT308 showed no strong affinity to any eukaryotes or eukaryotic lineages, suggesting that this flagellate represents an unprecedented eukaryotic lineage. Therefore, to determine the accurate phylogenetic position of strain SRT308, we conducted a ML analysis based on 153 nucleus-encoded gene sequences, which included a part of the transcriptomic data of this flagellate. Our phylogenomic analyses robustly placed SRT308 at the base of the clade of kinetoplastids, euglenids, and diplonemids, collectively called the Euglenozoa. The intimate affinity between SRT308 and Euglenozoa is consistent with the discoidal mitochondrial cristae observed in the electron microscopy of SRT308. The clade of SRT308 + Euglenozoa further grouped with Heterolobosa, Jakobida, and Tsukubamonas globosa, forming the Discoba clade. Finally, we will evaluate two possibilities — (1) this flagellate is a very early-branching euglenozoan or (2) represents a novel lineage, which is closely related to, but distinct from Euglenozoa — by comparing the ultrastructural characteristics between SRT308 and euglenozoans.

真核生物進化の空白を埋める！分子系統解析が解き明かすプロティストの系統関係（日本進化学会第18回大会）

古細菌の一群を起源とする原始真核生物が現存する真核生物群へ多様化した過程の解明は、生物学における重要な未解明課題の一つである。この真核生物の大系統という“パズル”を完成するには、真核生物の真の多様性、つまり“パズルのピース”がどのくらい存在するかを把握する必要がある。真核生物の多様性の大部分を原生生物（プロティスト）が占めることは認識されつつあるが、近年盛んな環境サンプルから抽出した核酸サンプルを対象にしたメタゲノム解析では、これまで我々が実態を把握していない多数の新奇プロティスト系統の存在が示唆されている。つまり真核生物の大系統というパズルを構成する多数のピースが、未知のプロティスト系統として自然環境中に手つかずのまま放置されているのである。近年、大規模な遺伝子データを迅速かつ安価に入手することが可能となり、真核生物系統（パズル）のどこに新奇プロティスト（パズルのピース）が“嵌る”のかを精度よく推測することができる。今回はパラオ共和国の環境サンプルから単離された新奇プロティストの解析結果を中心に、真核生物大系統の解明に向けた我々の研究成果の一部を紹介する。

Characterization of strainSRT308; a new heterotrophic flagellate basal to Euglenozoa (Protist2016)

We isolated a new heterotrophic flagellate, strain SRT308 from marine sediment sample collected in Republic of Palau on October 2013. The flagellate is round or oval shape with two long subequal flagella and shows unique rotating motion by beating the both flagella synchronously. Since the morphological combination of the flagellate is unique, the flagellate is apparently a novel lineage of eukaryotes. In molecular phylogenetic analysis using small subunit ribosomal RNA gene sequences, the flagellate shows no strong affinity with major eukaryotic lineages. Large scale phylogenetic analysis using 153 protein-coding genes placed the flagellate at the base of Euglenozoa with strong statistical support, suggesting that the flagellate is a previously undescribed member of the Discoba clade. Consistent with the position inferred from the phylogenomic analysis, the flagellate was found to share morphological characteristics, namely discoid mitochondrial cristae and parallel basal bodies, with euglenozoans. Furthermore, the flagellate has a euglenozoan-like tripartite flagellar root system, albeit the ventral root splits into two bands, which is similar to the R2 of other typical excavates. On the other hand, the flagellate lacks some englenozoan features, such as pellicle, paraxial rod, non-tubular mastigonemes, or feeding apparatus. Based on these morphological and ultrastructural features, the early character evolution of Englenozoa, as well as that of Discoba as a whole, will be discussed.

新規嫌気性生物PAP020株の系統的位置の解明およびTrichomonas, Giardiaとのミトコンドリア様器官の機能比較 （第85回日本寄生虫学会大会）

パラオ共和国のマングローブ林底泥サンプルから単細胞真核生物PAP020株が単離され、嫌気環境下でバクテリアを餌として培養、維持されている。PAP020株は2本の鞭毛をもつ楕円状の細胞である。PAP020株は、形態観察および小サブユニットリボソーマルDNA（SSU rDNA）を用いた系統解析では系統的位置を推定するには至らなかった。そこで大規模分子系統解析によってPAP020株の真核生物中での系統的位置を検証した。PAP020株の網羅的mRNA塩基配列を基盤に、PAP020株を含む83タクサ、148遺伝子のアミノ酸データセットを作成し、最尤法による系統解析を行った。その結果、PAP020株はGiardia含む寄生および嫌気性生物で構成されるフォルニカータ生物群の基部からBP100%で分岐することが示され、PAP020株の系統的位置を確定することができた。また、PAP020株は予備的な電子顕微鏡観察で細胞内に縮退したMitochondrial-Related Organelles（MRO）を持つことが示された。そこで、PAP020株の網羅的mRNAデータ中にミトコンドリア／MROに関連する可能性のある遺伝子を探索し、このMROの代謝機能を推測した。PAP020株で推測されたMRO機能を、これまでに最も知見が蓄積しているフォルニカータ生物Giardia intestinalisおよびパラバサリア類Trichomonas vaginalisのMROの機能と比較した。その結果、PAP020株のMROは、代謝的にGiardia MROよりもむしろTrichomonas MROに近いことが示された。これらの結果から、PAP020を取り巻く生物群でのMRO縮退進化を議論したい