「盗んだタンパク質」で光る魚、全ゲノム解読に成功－消化されないタンパク質の謎解明へ－

【発表のポイント】

発光魚キンメモドキの高品質な全ゲノムを、最新のロングリードシーケンス技術^（注１）を用いて世界で初めて解読しました。
全ゲノム解析の結果、発光に不可欠な酵素「ルシフェラーゼ^（注２）」の遺伝子が存在しないことが明らかになりました。すなわち、餌から取込んだタンパク質をそのまま利用する「盗タンパク質（kleptoprotein）^（注３）」という特異な現象が、ゲノムレベルで初めて実証されました。

【概要】

生物の持つ様々な機能は、通常、自身のゲノムに書き込まれた遺伝子によって制御されています。研究チームは、発光魚の一種であるキンメモドキが、餌であるウミホタル類から発光酵素「ルシフェラーゼ」を取り込み、自らの発光に利用しているという「盗タンパク質現象」を以前に発見していました。しかし、本種のゲノムに発光酵素の遺伝子が本当に存在しないのかは不明でした。
　今回、東北大学学際科学フロンティア研究所（大学院生命科学研究科兼担）の別所-上原学助教らの研究チームは、最新のロングリードシーケンス技術を用いてキンメモドキのゲノムを解読しました。全ゲノム情報を徹底的に解析した結果、キンメモドキのゲノムの中に、ウミホタル類のルシフェラーゼ遺伝子がないことが明らかとなりました。
　この結果は、キンメモドキが「盗タンパク質」という極めて珍しい戦略をとっていることを決定づけるものです。本成果は、生物が遺伝情報の書き換えを伴わずに新しい機能を獲得するという、進化の多様性を示す重要な発見です。
　今後、本ゲノム情報を基盤として、タンパク質の機能を保ったまま消化せずに経口で取込むというメカニズムの解明が進むと期待されます。この成果は将来的に、経口バイオ医薬など医療分野への応用も見据えられています。
本成果は、2026年4月1日に科学誌Scientific Reportsにされました。

図. 発光の様子。薄暗い環境で水槽の下から見上げると、腹側が青色に発光する様子が観察できる。この発光に使われる酵素や化学分子は、キンメモドキ自身は作ること（生合成）ができず、エサであるウミホタルの一種（Cypridina noctiluca）から摂食により取り込んでいることが明らかとなった。写真: 国営沖縄記念公園（海洋博公園）：沖縄美ら海水族館。

【用語説明】
注1. ロングリードシーケンス技術
DNAの塩基配列を一度に長く、正確に読み取る最先端の解析手法。本研究ではPacBio HiFiリードを用い、精度の高いゲノム構築を実現した。

注2. ルシフェラーゼ
生物が光を放つ化学反応を引き起こす「発光酵素」。

注3. 盗タンパク質（kleptoprotein）
獲物から機能を持ったタンパク質を取り込み、消化せずにそのまま自分の機能として利用する生物学的な現象。現在、キンメモドキでのみ確認されている。

【論文情報】
タイトル：Absence of the luciferase gene in the genome of the kleptoprotein bioluminescent fish Parapriacanthus ransonneti
著者：別所-上原学*、山口勝司、小枝圭太、松崎章平、前田太郎、重信秀治
*責任著者：東北大学学際科学フロンティア研究所　（兼　大学院生命科学研究科）助教　別所-上原学
掲載誌：Scientific Reports
DOI：10.1038/s41598-026-43942-6

URL：https://doi.org/10.1038/s41598-026-43942-6

詳細（プレスリリース本文）

東北大学大学院生命科学研究科 Graduate School of Life Sciences, Tohoku University

東北大学大学院生命科学研究科 Graduate School of Life Sciences, Tohoku University.

最新情報