生殖細胞発生過程における選択機構の解明

• Project Area: Ensuring integrity in gametogenesis
• Project/Area Number: 18H05552
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 小林 悟 筑波大学, 生存ダイナミクス研究センター, 教授 (90225508)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥121,810,000 (Direct Cost: ¥93,700,000、Indirect Cost: ¥28,110,000); Fiscal Year 2022: ¥24,050,000 (Direct Cost: ¥18,500,000、Indirect Cost: ¥5,550,000); Fiscal Year 2021: ¥23,790,000 (Direct Cost: ¥18,300,000、Indirect Cost: ¥5,490,000); Fiscal Year 2020: ¥23,790,000 (Direct Cost: ¥18,300,000、Indirect Cost: ¥5,490,000); Fiscal Year 2019: ¥23,790,000 (Direct Cost: ¥18,300,000、Indirect Cost: ¥5,490,000); Fiscal Year 2018: ¥26,390,000 (Direct Cost: ¥20,300,000、Indirect Cost: ¥6,090,000)
• Keywords: ショウジョウバエ / 配偶子 / 始原生殖細胞 / 品質管理 / 選択機構 / 生殖系列 / 生殖質

Outline of Annual Research Achievements

昨年度にトランスポゾンが転移してゲノム・インテグリティが低下した生殖系列を排除する品質管理機構が存在することを論文として発表したが、トランスポゾンの転移が実際に起こっている始原生殖細胞が存在するかは不明であった。生殖系列中において、トランスポゾンの転移を抑制する分子として、piRNA（Piwi interacting RNA）が知られている。そこで、piRNAの機能が低下している始原生殖細胞が存在するかを調べたところ、少数ではあるが、piRNAの機能が低下している始原生殖細胞が存在することが明らかとなった。今後、この始原生殖細胞では、piRNAの産生あるいは機能に関与するタンパク質の量が低下しているのか、実際にトランスポゾンは転移するのか、品質管理機構により排除され次世代を産生することはないのかについて詳細に解析する予定である。以上の結果は、始原生殖細胞集団にヘテロジェナィティが存在することを示唆する。さらに、始原生殖細胞のヘテロジェナィティを明らかにするため、始原生殖細胞を分取し、scRNA-seq （single cell RNA sequencing）を行った。その結果、始原生殖細胞には、生殖質中に含まれる母性分子（卵形成過程で合成され卵に蓄積する分子）を多く含む集団と、少ない集団に分かれることが明らかになった。母性分子の取り込みが少ない始原生殖細胞において、piRNAの機能が低下すると予想しているが、この点を今後明らかにする予定である。また、母性分子を少量しか含まない始原生殖細胞の集団では、Nanosタンパク質とPgc (polar granule component) ペプチドが体細胞性遺伝子（体細胞で発現し機能する遺伝子）の発現を抑制し、始原生殖細胞の発生を正常に進行させることを示唆する結果を得た。今後、体細胞性遺伝子の発現抑制の意義について解明する予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ほぼ計画通りに研究成果が得られ、原著論文として発表することができた。

Strategy for Future Research Activity

計画の変更などはない。始原生殖細胞のヘテロジェナイティを明らかにする研究を推進するととtもに、PGCが正常に発生するために必要なメカニズムを明らかにし、原著論文として発表することを目指す。

Research Products

• [Journal Article] Absence of X-chromosome dosage compensation in the primordial germ cells of Drosophila embryos (2021)
  • Author(s): Ota Ryoma、Hayashi Makoto、Morita Shumpei、Miura Hiroki、Kobayashi Satoru
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 4890-4890
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84402-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Heparan sulfate proteoglycan molecules, syndecan and perlecan, have distinct roles in the maintenance of <i>Drosophila</i> germline stem cells (2021)
  • Author(s): Hayashi Yoshiki、Shibata Arisa、Kamimura Keisuke、Kobayashi Satoru
  • Journal Title: Development, Growth &amp; Differentiation Volume: 63 Issue: 6 Pages: 295-305
  • DOI: 10.1111/dgd.12741
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Offspring production from cryopreserved primordial germ cells in Drosophila (2021)
  • Author(s): Asaoka Miho、Sakamaki Yurina、Fukumoto Tatsuya、Nishimura Kaori、Tomaru Masatoshi、Takano-Shimizu Toshiyuki、Tanaka Daisuke、Kobayashi Satoru
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1159-1159
  • DOI: 10.1038/s42003-021-02692-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Male-biased protein expression in primordial germ cells, identified through a comparative study of UAS vectors in Drosophila (2021)
  • Author(s): Masukawa Masaki、Ishizaki Yuki、Miura Hiroki、Hayashi Makoto、Ota Ryoma、Kobayashi Satoru
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 21482-21482
  • DOI: 10.1038/s41598-021-00729-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Repression of G1/S Transition by Transient Inhibition of miR-10404 Expression in Drosophila Primordial Germ Cells (2020)
  • Author(s): Morita Shumpei、Ota Ryoma、Hayashi Makoto、Kobayashi Satoru
  • Journal Title: iScience Volume: 23 Issue: 3 Pages: 100950-100950
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.100950
  • NAID: 120007163353
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Myc plays an important role in Drosophila P-M hybrid dysgenesis to eliminate germline cells with genetic damage (2020)
  • Author(s): Ota Ryoma、Kobayashi Satoru
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1038/s42003-020-0923-3
  • NAID: 120007161345
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Maternal Nanos inhibits Importin-α2/Pendulin-dependent nuclear import to prevent somatic gene expression in the Drosophila germline (2019)
  • Author(s): Asaoka Miho、Hanyu-Nakamura Kazuko、Nakamura Akira、Kobayashi Satoru
  • Journal Title: PLOS Genetics Volume: 15 Issue: 5 Pages: e1008090-e1008090
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1008090
  • NAID: 120007133528
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exaggeration and co-option of innate immunity for social defense (2019)
  • Author(s): Mayako Kutsukake, Minoru Moriyama, Shuji Shigenobu, Xian-Ying Meng, Naruo Nikoh, Chiyo Noda, Satoru Kobayashi, and Takema Fukatsu
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Volume: 印刷中 Issue: 18 Pages: 8950-8959
  • DOI: 10.1073/pnas.1900917116
  • NAID: 120007133453
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A truncated form of a transcription factor Mamo activates vasa in Drosophila embryos (2019)
  • Author(s): Nakamura Shoichi、Hira Seiji、Fujiwara Masato、Miyagata Nasa、Tsuji Takuma、Kondo Akane、Kimura Hiroshi、Shinozuka Yuko、Hayashi Makoto、Kobayashi Satoru、Mukai Masanori
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 2:422 Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1038/s42003-019-0663-4
  • NAID: 120007127685
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Competition for Mitogens Regulates Spermatogenic Stem Cell Homeostasis in an Open Niche (2019)
  • Author(s): Kitadate Y., Jorg DJ., Tokue M,. Maruyama A., Ishikawa R., Tsuchiya S., Segi-Nishida E., Nakagawa T., Uchida A., Kimura-Yoshida C., Mizuno S., Sugiyama F., Azami T., Ema M., Noda C., Kobayashi S., Matsuo I., Kanai Y., Nagasawa T., Sugimoto Y., Takahashi S., Simons BD., Yoshida S.
  • Journal Title: Cell Stem Cell Volume: 24 Issue: 1 Pages: 79-92
  • DOI: 10.1016/j.stem.2018.11.013
  • NAID: 120007128265
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Downregulation of NHP2 promotes proper cyst formation in Drosophila ovary (2018)
  • Author(s): Morita Shumpei、Ota Ryoma、Kobayashi Satoru
  • Journal Title: Development, Growth & Differentiation Volume: 60 Issue: 5 Pages: 248-259
  • DOI: 10.1111/dgd.12539
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Adult-specific insulin-producing neurons in Drosophila melanogaster (2018)
  • Author(s): Ohhara Yuya、Kobayashi Satoru、Yamakawa-Kobayashi Kimiko、Yamanaka Naoki
  • Journal Title: Journal of Comparative Neurology Volume: 526 Issue: 8 Pages: 1351-1367
  • DOI: 10.1002/cne.24410
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ショウジョウバエ生殖細胞における母性mRNA安定化機構 (2022)
  • Author(s): 小園 康広、浅岡 美穂、林 誠、小林 悟
  • Organizer: 日本動物学会関東支部第74回大会
• [Presentation] Glycolysis inhibits primordial germ-cell development of Drosophila melanogaster (2021)
  • Author(s): 林 良樹、木村 遼、小林 悟
  • Organizer: 日本発生生物学会第54回大会
• [Presentation] ショウジョウバエ生殖細胞の発生過程における翻訳活性の性差 (2021)
  • Author(s): 増川 柾樹、太田 龍馬、小林 悟
  • Organizer: 新学術領域 配偶子インテグリティの構築 第3回領域会議・若手会議合同集会
• [Presentation] ショウジョウバエ初期PGCでは神経発生関連遺伝子が抑制されている (2021)
  • Author(s): 浅岡美穂, 香山瑞生, 川越智貴, 林誠, 小林悟
  • Organizer: 新学術領域研究「配偶子インテグリティの構築」第３回領域会議・若手会議合同集会
• [Presentation] ショウジョウバエ系統の凍結保存技術の実用化に向けて (2021)
  • Author(s): 浅岡美穂, 西村 香里, 酒巻 由梨奈, 福元 達也, 田中 大介, 高野 敏行, 小林 悟
  • Organizer: 日本動物学会第92回大会
• [Presentation] Cryopreservation of Drosophila primordial germ cells (2021)
  • Author(s): 浅岡美穂, 酒巻由梨奈, 福元達也, 西村香里, 都丸雅敏, 高野-清水敏行, 田中大介, 小林悟
  • Organizer: Japan Drosophila Research Conference 14
• [Presentation] Glycolysis inhibits primordial germ-cell development of Drosophila melanogaster (2021)
  • Author(s): 林 良樹、木村 遼、小林 悟
  • Organizer: Japan Drosophila Research Conference 14
• [Presentation] ショウジョウバエ始原生殖細胞の発生過程における解糖系の役割 (2021)
  • Author(s): 林 良樹、木村 遼、小林 悟
  • Organizer: 日本生化学会第94回大会
• [Presentation] 解糖系によるショウジョウバエ始原生殖細胞の発生制御 (2021)
  • Author(s): 林 良樹、木村 遼、小林 悟
  • Organizer: 日本分子生物学会第44回年会
• [Presentation] Glycolysis regulates primordial germ cell development of Drosophila (2021)
  • Author(s): 林 良樹、小林 悟
  • Organizer: 日本分子生物学会第44回年会
• [Presentation] ショウジョウバエ生殖系列におけるX染色体の数に依存した性決定機構 (2021)
  • Author(s): 太田龍馬, Fazratul Hasanah Binti Muzayyan, 森田俊平, 林誠, 小林悟
  • Organizer: 日本分子生物学会第44回年会
• [Presentation] ショウジョウバエ始原生殖細胞における翻訳活性の性差 (2021)
  • Author(s): 増川 柾樹、石崎 優木、林 誠、太田 龍馬、小林 悟
  • Organizer: 日本分子生物学会第44回年会
• [Presentation] ショウジョウバエ始原生殖細胞の発生過程における解糖系によるヒストンアセチル化制御 (2021)
  • Author(s): 木村 遼、林 良樹、小林 悟
  • Organizer: 日本分子生物学会第44回年会
• [Presentation] ショウジョウバエ生殖細胞形成過程における母性Ovoタンパク質下流遺伝子の解析 (2020)
  • Author(s): 古賀結花 林誠 小林悟
  • Organizer: 日本動物学会第９１回大会
• [Presentation] ショウジョウバエ生殖系列におけるX染色体の数に依存した自律的な性決定機構 (2020)
  • Author(s): 太田 龍馬・林 誠・森田 俊平・小林 悟
  • Organizer: 日本動物学会第９１回大会
• [Presentation] ショウジョウバエ系統の凍結保存技術の実用化に向けて (2020)
  • Author(s): 浅岡美穂, 西村香里, 酒巻由梨奈, 福元達也, 田中大介, 高野敏行, 小林悟
  • Organizer: Cryopreservation Conference 2020
• [Presentation] 宿主生殖腺への高い生着能を有する精原細胞濃縮法の開発 (2020)
  • Author(s): 海野 太一; 藤原 亮; 水谷 波南香; 吉崎 悟朗; 小林 悟; 林 誠
  • Organizer: 日本水産学会春季大会
• [Presentation] ショウジョウバエ始原生殖細胞の性決定に関与する新規遺伝子の探索 (2019)
  • Author(s): 三浦 博樹; 太田 龍馬; 林 誠; 小林 悟
  • Organizer: 第90回日本動物学会大会
• [Presentation] ショウジョウバエ始原生殖細胞における体細胞性遺伝子抑制機構の役割 (2019)
  • Author(s): 香山 瑞生; 浅岡 美穂; 森田 俊平; 林 誠; 小林 悟
  • Organizer: 第90回日本動物学会大会
• [Presentation] ショウジョウバエ生殖系列の品質管理機構 (2019)
  • Author(s): 太田龍馬; 小林 悟
  • Organizer: 日本遺伝学会第９１回大会
• [Presentation] ショウジョウバエにおけるMycを介した生殖系列の品質管理機構 (2019)
  • Author(s): 太田龍馬; 小林 悟
  • Organizer: 第９０回日本動物学会大会
• [Presentation] メチオニン代謝制御による生殖系列におけるトランスポゾン抑制機構 (2019)
  • Author(s): 林 良樹; 小林 悟
  • Organizer: 第90回日本動物学会大会
• [Presentation] ショウジョウバエ生殖細胞性遺伝子vasa遺伝子の異所的発現が体細胞に与える影響 (2019)
  • Author(s): 中村翔一; 近藤茜; 平誠司; 小林 悟; 小島麻琴; 鈴木みのり; ...
  • Organizer: 第90回日本動物学会大会
• [Presentation] ショウジョウバエの生殖細胞の発生を制御する遺伝子群 (2019)
  • Author(s): 小林悟
  • Organizer: 山口県高等学校教育研究会生物教育研究大会
  • Invited
• [Presentation] ショウジョウバエ始原生殖細胞の凍結保存技術 (2019)
  • Author(s): 浅岡 美穂; 酒巻由梨奈; 福元達也; 田中大介; 小林 悟
  • Organizer: Cryopreservation Conference 2019
• [Presentation] ショウジョウバエ生殖細胞性遺伝子vasa遺伝子の異所的発現が体細胞に与える影響 (2019)
  • Author(s): 中村翔一; 近藤茜; 平誠司; 小林 悟; 小島麻琴; 鈴木みのり; ...
  • Organizer: 第４２回日本分子生物学会年会
• [Presentation] ショウジョウバエの生殖細胞形成機構と生殖細胞の利用 (2019)
  • Author(s): 小林 悟
  • Organizer: 弘前大学 農学生命科学部第19回研究推進セミナー
  • Invited
• [Presentation] 次代に生命をつなぐ生殖細胞の作られる仕組み (2018)
  • Author(s): 小林悟
  • Organizer: 一般財団法人 大隅基礎科学創成財団 第2回創発セミナー「命の継承-その仕組みから学び、考える」
  • Invited
• [Presentation] Role of Methionine Metabolism during Germ-line Development of Drosophila melanogaster (2018)
  • Author(s): Yoshiki Hayashi et al.
  • Organizer: 第70回日本細胞生物学会 第51回日本発生生物学会合同大会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 不死の生殖細胞が作られるメカニズムの解明 (2018)
  • Author(s): 小林悟
  • Organizer: 生存ダイナミクス研究センターキックオフシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] ショウジョウバエ始原生殖細胞の性決定に関与する新規遺伝子の探索 (2018)
  • Author(s): 三浦 博樹; 太田 龍馬; 林 誠; 小林 悟
  • Organizer: 第89回日本動物学会大会
• [Presentation] ショウジョウバエ始原生殖細胞の凍結保存技術の開発 (2018)
  • Author(s): 酒巻由梨奈、福元達也、田中大介、浅岡美穂、小林悟
  • Organizer: 第89回日本動物学会大会
• [Presentation] ショウジョウバエ始原生殖細胞における遺伝子量補償の欠如による生殖系列の性決定機構 (2018)
  • Author(s): 太田龍馬、林誠、森田俊平、小林悟
  • Organizer: 第89回日本動物学会大会
• [Presentation] ショウジョウバエの雌性内部生殖器官の形成に関わる新規突然変異体の性質 (2018)
  • Author(s): 近藤茜、向正則、中村翔一、小林, 悟
  • Organizer: 第89回日本動物学会大会
• [Presentation] ショウジョウバエ始原生殖細胞における体細胞性遺伝子抑制機構の役割 (2018)
  • Author(s): 香山瑞生、浅岡美穂、森田俊平、林誠、小林悟
  • Organizer: 第89回日本動物学会大会
• [Presentation] 生殖細胞生遺伝子の発現に関わる母性因子Mamoを中心とした遺伝子発現制御ネットワーク (2018)
  • Author(s): 中村翔一; 近藤茜; 平誠司; 小林 悟; 向正則
  • Organizer: 第89回日本動物学会大会
• [Presentation] ショウジョウバエ生殖系列におけるメチオニン代謝制御によるレトロトランスポゾン抑制の仕組み (2018)
  • Author(s): 林良樹、日野信次朗、樫尾宗志朗、佐藤哲也、野田千代、三浦正幸、中尾光善、小林悟
  • Organizer: 第89回日本動物学会大会
• [Presentation] Role of Methionine Metabolism during Germ-line Development of Drosophila melanogaster (2018)
  • Author(s): Yoshiki Hayashi, Shinjiro Hino, Soshiro Kashio, Tetsuya Sato, Chiyo Noda, Masayuki Miura, Mitsuyoshi Nakao, Satoru Kobayashi
  • Organizer: Cold Spring Harbour Laboratory Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ショウジョウバエ母性因子Mamoの強制発現による異所的vasa遺伝子発現と細胞分裂誘導 (2018)
  • Author(s): 中村翔一、近藤茜、平誠司、小林悟、向正則
  • Organizer: 第４１回日本分子生物学会年会
• [Presentation] ショウジョウバエ生殖系列における体細胞性遺伝子の二重抑制機構 (2018)
  • Author(s): 浅岡美穂、香山瑞生、羽生-中村賀津子、中村輝、小林悟
  • Organizer: 第４１回日本分子生物学会年会
• [Presentation] ショウジョウバエの生殖細胞形成機構の研究に未来はあるか (2018)
  • Author(s): 小林悟
  • Organizer: 農学生命科学部第２４回研究推進セミナー 弘前大学
  • Invited
• [Book] Reproductive and Developmental Strategies (2018)
  • Author(s): Yoshiki Hayashi and Satoru Kobayashi
  • Publisher: Springer
• [Book] Reproductive and Developmental Strategies (2018)
  • Author(s): Chiemi Nishimiya-Fujisawa and Satoru Kobayashi
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 筑波大学TARAセンター小林プロジェクト
  • URL: http://skob.tara.tsukuba.ac.jp/Top/index.html
• [Remarks] 筑波大学 TARAセンター 小林研究室
  • URL: http://skob.tara.tsukuba.ac.jp/Top/index.html
• [Remarks] 研究室HP
  • URL: http://skob.tara.tsukuba.ac.jp/Top/index.html
• [Remarks] 領域HP
  • URL: https://www.gamete-integrity.com