満腹感の謎に迫る！神経ホルモン「ボンベシン」はヒトデと人間の共通祖先から受け継がれていた

ボンベシンは小さなペプチドで、私たちが十分に食べたことを知らせることで空腹感を調節する上で重要な役割を果たしています。しかし、その物語は人間や哺乳類から始まるわけではありません。新しい研究は、ボンベシン様神経ホルモンが、地球上で最初の脊椎動物が進化するずっと前から動物の食欲を制御してきたことを示しています。 

「ボンベシン」という名前は、1971年にこのペプチドが初めて皮膚から単離されたヨーロッパ原産のヒキガエルの一種であるファイヤーベリード・トード（Bombina bombina）（写真参照）に由来します。哺乳類にボンベシンを注射すると、食事量が減少し、食事の間隔が長くなることがわかりました。このことから科学者たちは、脳や腸で生成されるボンベシン様神経ホルモンが、食物摂取を制御する体の自然なシステムの一部であると考えるようになりました。さらに、オゼンピックのような体重減少を誘発する薬剤と並んで、ボンベシンの作用を模倣する化合物が肥満治療薬として開発中です。

ロンドン大学クイーンメアリー校のモーリス・エルフィック教授（Maurice Elphick）と彼のチームは、パリのパスツール研究所のオリヴィエ・ミラボ博士（Olivier Mirabeau, PhD）と共同で、ボンベシンの進化の歴史を探求し始めました。無脊椎動物のゲノムを解析することにより、彼らは一般的なヒトデやウニ、ナマコなどの他の棘皮動物のゲノム中に、ボンベシン様神経ホルモンをコードする遺伝子を発見しました。 

「それはまるで干し草の山から針を探すようなものでした」とエルフィック教授は語ります。「しかし、最終的に私たちはヒトデとその近縁種のゲノムから、ボンベシン様神経ホルモンをコードする遺伝子を発見したのです。」

チームは次に、このArBNと名付けられたヒトデボンベシンの機能に注目しました。ウォリック大学の共同研究者たちは、質量分析法を用いてArBNの分子構造を決定し、化学合成して試験することを可能にしました。

エルフィック研究室の元博士課程学生であり、この研究の筆頭著者であるウェイリン・ファン博士（Weiling Huang,PhD）は、ArBNがヒトデの摂食行動にどのように影響するかを調査しました。ヒトデは独特な食事方法を持っています。ムール貝やカキのような獲物を消化するために、口から胃を反転させて体外に出すのです。

「ArBNを試験したところ、ヒトデの胃が収縮するのが観察されました」とファン博士は説明します。「これは、ArBNがヒトデが摂食を停止する際に胃の収縮を刺激することに関与している可能性を示唆していました。そして、まさにそれを見つけたのです。胃を反転させているヒトデにArBNを注射すると、胃が口の中へ引き戻されるのが誘発されました。さらに、ArBNを注射されたヒトデは、水を注射されたヒトデと比較して、ムール貝を包み込むのに時間がかかったため、ArBNは摂食開始を遅らせることもわかりました。」

ボンベシンの食欲調節における古代からの役割の発見は、動物の摂食行動の進化的起源に光を当てます。「この機能は、ヒトデ、人間、その他の脊椎動物の共通祖先まで、5億年前に遡ると推測できます」とエルフィック教授は述べています。

この研究の発見は、新しい減量促進薬の開発に加えて、他の実用的な応用も考えられます。「気候変動の影響の一つとして、一部のヒトデ種が人間の食用に貝類が養殖されているより冷涼な海域に侵入しているという問題があります」とエルフィック教授は付け加えました。「ヒトデの摂食を阻害する分子を発見することは、これらの侵入を管理する上で役立つ可能性があります。」

この研究は、神経ホルモンの進化の歴史についての私たちの理解を深めるだけでなく、人間と、胃を反転させるヒトデという奇妙な世界との間の予期せぬつながりを浮き彫りにしています。

写真；ヒキガエルの一種であるファイヤーベリード・トード（Bombina bombina）

[News release] [PNAS]