緑藻スジアオノリ配偶子の微細な性差から解く、細胞間の相互認識と融合の仕組み
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21K06242
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
市原 健介 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 助教 (60610095)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 有性生殖 / アロ認証 / 海藻 / ゲノム編集 / 進化 / 緑色植物 |
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| Outline of Research at the Start |
生物は、細胞間の相互作用・認識によって、同種の異性を見つけ出し、有性生殖を行なう。緑色海藻スジアオノリの生殖様式は単純な異形配偶子接合で、雌雄の配偶子を混合すると、配偶子は凝集し、鞭毛の先でお互いの性や種を認識し、同種の異性であることがわかると瞬時に細胞融合が進む。スジアオノリ配偶子の性差は、認識に機能する鞭毛と、細胞融合を開始する接合装置に集約されているようだ。本研究では、ゲノム編集とタンパク質の相互作用解析によって、アオノリ配偶子間の「認識」と「融合」に重要な役割をもつタンパク質の実体と機能を明らかにし、種と性の「認識」と細胞の「融合」という有性生殖の根幹となるシステムを理解したい。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、アオノリ配偶子間の「認識」と「融合」に重要な役割をもつタンパク質の実体と機能を明らかにすることを通して、雌雄性というものがどのような構造の違いや性質の違いから始まったものであるかを明らかにすることである。
まず、スジアオノリ雌雄配偶子の細胞膜および鞭毛のプロテオーム解析の結果から、配偶子間の「認識」と「融合」に関与すると思われるタンパク質を探索した。アノテーション用のデータベースには雌雄配偶子の形成過程で経時的にサンプリングしたRNAseqの結果をde novo assemblyしたものを利用した。解析の結果、鞭毛からは緑藻クラミドモナスで発見された鞭毛に存在し、雌雄や種の認識に機能すると考えられているアグルチニン様タンパク質や、雄の細胞膜に特異的なタンパク質として、植物の受精因子として知られるGEX2遺伝子のホモログも発見することができた。
昨年度新たに雌雄配偶子形成過程の細胞からRNAを抽出し、stranded RNAseqを行った。この実験と、前年度ゲノム支援で得られたIso-seqデータを利用することで、より正確な遺伝子モデルを予測する事ができた。またゲノム編集を利用したノックイン実験系の開発を試みたところ、長鎖の一本鎖DNAを利用することで、GEX2のC末端側にEGFPを付加することに成功した。
今年度は、長鎖の一本鎖DNAによる外来遺伝子挿入変異体の作成法を確立し、2Aペプチドという短いアミノ酸配列を利用したバイシストロニック発現系（ORFから複数のタンパク質を発現させられる）の構築にも成功した。今後、アオノリにおける遺伝子の機能解析に関して非常に有用なツールになると思われる。また、昨年度得られたGEX2-EGFP発現変異体の観察から、GEX2はオスの配偶子の先端部分の雌雄配偶子の接合の起点となる部位（接合装置）付近に局在することが明らかになった。
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Report
(3 results)
Research Products
(7 results)
