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真珠形成における遺伝子発現調節機構を1細胞レベルで解明する

Research Project

Project/Area Number 22K05825
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 40040:Aquatic life science-related
Research InstitutionOkinawa Institute of Science and Technology Graduate University

Principal Investigator

竹内 猛  沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, スタッフサイエンティスト (60599231)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
KeywordsシングルセルRNA-seq / シングルセルATAC-seq / バイオミネラリゼーション / トランスクリプトーム / アコヤガイ / 真珠
Outline of Research at the Start

アコヤガイによって作られる養殖真珠は日本でもっとも重要な水産資源の一つである。真珠の形成およびその品質には、アコヤガイの外套膜細胞から分泌される真珠層基質成分、特に基質タンパク質が関わっていると考えられている。本研究では、真珠・貝殻形成における遺伝子発現調節機構を分子レベルで検証・解明するとともに、高品質真珠の生産への応用に向けた遺伝子工学技術の基礎を確立する。

Outline of Annual Research Achievements

アコヤガイによって作られる養殖真珠は日本でもっとも重要な水産資源の一つである。本研究では、真珠形成に関わる遺伝子発現調節機構を1細胞レベルで解明することを目指す。
本年度は、前年度に実施したアコヤガイ外套膜組織の細胞分離技術を洗練させ、シングルセルRNA-seqのシーケンスデータの量と質を向上させることに成功した。外套膜組織の摘出方法や細胞の処理に用いるバッファーなどの条件を検討し、再現性の高い外套膜のシングルセルRNA-seq実験技術を確立した。1細胞の精度で外套膜組織の詳細な遺伝子発現プロファイルが得られたことにより、貝殻形成に関わると考えられる新規の遺伝子を多数同定することに成功した。そのなかには、貝殻形成細胞に特異的に発現する転写因子も同定された。また、シングルセルATAC-seqのための細胞核分離手法の検討を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

アコヤガイ外套膜のシングルセルRNA-seq解析により、真珠や貝殻形成に関わると考えられる新規の遺伝子を多数同定することに成功した。また、貝殻形成細胞で特異的に発現する遺伝子は、過去の研究で同定された貝殻基質タンパク質の分布とも高い整合性を示している。このことは、外套膜シングルセルRNA-seqが正確に行われている裏付けにもなる。新規の貝殻形成遺伝子候補には転写因子も含まれており、貝殻形成機構の分子レベルでの解明に向けて大きな足掛かりが得られた。

Strategy for Future Research Activity

外套膜組織の細胞核分離技術を確立し、scATAC-seqを実施する。これまで行ったシングルセルトランスクリプトームデータと合わせて解析を行い、真珠・貝殻形成細胞で特異的に働く転写因子や、転写調節領域の特定を目指す。また、scRNA-seqで同定された、貝殻形成に関わると推定される新規遺伝子や転写因子について、RNAiによる遺伝子発現ノックダウン実験をおこない、貝殻表現型への影響を観察する。これにより、遺伝子の機能を推定する。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A high-quality, haplotype-phased genome reconstruction reveals unexpected haplotype diversity in a pearl oyster2022

    • Author(s)
      Takeshi Takeuchi, Yoshihiko Suzuki, Shugo Watabe, Kiyohito Nagai, Tetsuji Masaoka, Manabu Fujie, Mayumi Kawamitsu, Noriyuki Satoh, Eugene W Myers
    • Journal Title

      DNA Research

      Volume: 29 Issue: 6

    • DOI

      10.1093/dnares/dsac035

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 貝殻に色素を蓄積しないアコヤガイ突然変異体の原因遺伝子の探索2024

    • Author(s)
      黄馨田, 吉武和敏, 浅川修一, 竹内猛, 佐藤矩行, 前山薫, 永井清仁, 渡部終五, 木下滋晴
    • Organizer
      日本水産学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] アコヤガイのゲノム解析からみえること2023

    • Author(s)
      竹内猛, 鈴木慶彦, 藤江学, 川満真由美, Myers E. W., 佐藤矩行
    • Organizer
      真珠研究シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] アコヤガイのハプロタイプ別ゲノムアセンブリから明らかになったNLR遺伝子ファミリーの多様性2023

    • Author(s)
      竹内猛
    • Organizer
      日本進化学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] アコヤガイ外套膜組織のシングルセル RNA-seq 解析2023

    • Author(s)
      竹内猛
    • Organizer
      バイオミネラリゼーションワークショップ
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 色素蓄積の遺伝子を探す2023

    • Author(s)
      木下滋晴, 黄馨田, 堀田大樹, 篠原幹拓, 吉武和敏, 浅川修一, 竹内猛, 佐藤矩行, 前山薫, 永井清仁, 渡部終五
    • Organizer
      真珠研究シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] アコヤガイゲノムから明らかになったNLRファミリーの多様性2023

    • Author(s)
      竹内猛、鈴木慶彦、佐藤矩行、Eugene W. Myers
    • Organizer
      日本水産学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] ゲノムの多様性が真珠貝を病気から守る

    • URL

      https://www.oist.jp/ja/news-center/news/2022/12/11/molecular-fingerprint-behind-beautiful-pearls-revealed

    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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