Molecular basis underlying color pattern diversification through chromosomal inversions within a single gene
| Project/Area Number |
20H03003
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39050:Insect science-related
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| Research Institution | Kyoto University (2021-2022)
National Institute for Basic Biology (2020) |
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Principal Investigator |
安藤 俊哉 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (10709744)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新美 輝幸 基礎生物学研究所, 進化発生研究部門, 教授 (00293712)
藤本 章晃 岩手大学, 農学部, 特任助教 (10868102)
佐原 健 岩手大学, 農学部, 教授 (30241368)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
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| Keywords | ナミテントウ / 染色体逆位 / エピジェネティクス / ゲノム編集 / 遺伝子導入 / 種内多型 |
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| Outline of Research at the Start |
多様な形態を獲得してきた昆虫は、種内にも顕著な形態多型を有する。ゲノム科学の発展により、形態多型と関連する遺伝子座において染色体逆位を伴うことが明らかとなってきた。しかし、逆位内に複数の遺伝子が存在する為、どの遺伝子が表現型を多様化させたのかは不明のままである。申請者らは、ナミテントウの200以上の斑紋多型が、単一遺伝子pannier内部での染色体逆位と相関することを発見した。本研究では、染色体逆位の影響を受けるのが単一遺伝子だという利点に着目する。遺伝子導入技術・ゲノム編集技術・次世代シーケンス技術を駆使して「染色体逆位がいかにして表現型を多様化させるのか」という問題を分子レベルで解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、1.pannier遺伝子座周辺のエンハンサー推定、2.ゲノム編集によるエンハンサー領域の機能解析、3.pannierのエンハンサーに入力を送る上流の遺伝子制御ネットワーク(GRN)の解明を目指して、研究を進めてきた。
今年度は、1.のエンハンサーの推定の一環としてクロマチンの三次元構造を推定する次世代シークエンス手法（Hi-C法）の検討を行った。前年度に確立した夾雑物を除去する方法を用いて、テントウムシの蛹から核サンプルを回収し、Hi-C法の解析を進めた。その結果、発生期においてpannier遺伝子周辺に特徴的なクロマチン３次元構造（Topologically Associating Domain/TAD）と、pannierの転写制御に重要と推測されるTAD内の特徴的な染色体間相互作用を見出した。また、異なる斑紋系統間でpannier遺伝子座周辺のクロマチン構造の比較解析を行うための核抽出サンプリングを進めた。2.に関しては、エンハンサー欠失系統を作出し、斑紋形成に必要な制御領域の絞り込んだ。3.に関しては、斑紋サイズの雌雄差形成に関わるpannierの上流制御因子候補として、転写因子遺伝子doublesexを見出し、雄において斑紋サイズを負に制御することを明らかとした。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
