| Project/Area Number |
23K18104
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小谷 友也 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70419852)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | mRNA / 翻訳制御 / 固相様顆粒 / 液相様顆粒 / 相転換 / 卵母細胞 / 初期胚 / 母性因子 / リアルタイム・イメージング / 初期発生 |
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| Outline of Research at the Start |
配偶子の卵子には初期発生に必要なほぼ全ての因子が準備されており、その形成は動物の誕生に極めて重要である。しかし、卵子形成の研究は形態学的な解析の元に成り立っており、生理学的な解析は極めて限られる。本研究では「卵子において不活性な分子が固相様の状態で保管され、受精後にこれら分子が液相に変化することで発生を進行させる」という仮説を提唱し、その立証を目指す。その成果は、本研究分野の研究体系と方向を大きく変換する原動力となりうる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、生物の誕生に重要な卵子形成と受精後の発生の仕組みを「分子の相転換」から捉えることを目的とする。我々は、pou5f3 mRNAが不活性な状態でゼブラフィッシュ卵母細胞に保管されること、受精後にmRNAが活性化しPou5f3タンパク質を合成、この制御が発生の進行に重要であることを見出してきた。興味深いことに、pou5f3 mRNAは卵形成過程で固相様の顆粒を形成し、受精後に液相様の顆粒となることで活性化した。本年度において、pou5f3のホモログのPou5f1についてマウス卵母細胞と卵割期胚での発現様式を詳細に解析した。
初めに、マウス卵母細胞と初期胚でのmRNAの発現様式を解析するため、新規in situ hybridization法の確立を目指した。哺乳類の卵母細胞は卵黄を持たず、その直径は数十マイクロメートルと魚類・両生類と比較して1/10-1/100と極めて小さい。そのため、魚類で可能なWhole-mountで行うin situ hybridizationを適応することは出来なかった。本研究において、マウス卵母細胞と胚を操作するガラスピペット、固定液及び洗浄液を改変し、Whole-mountでmRNAを高感度で検出する手法の確立に成功した。この手法はmRNAの検出に必要な操作を簡略化したのみでなく、mRNAの検出感度を数倍に向上した。次に、マウス卵母細胞と2細胞期の胚を液滴を拡散させるヘキサンジオールで処理し、Pou5f1 mRNAの状態の変化を解析した。その結果、卵母細胞におけるPou5f1 mRNAは顆粒状の構造を維持したのに対し、2細胞期のPou5f1 mRNAはヘキサンジオールによってほぼ完全に拡散した。従って、マウス卵母細胞と受精後の胚において、mRNAの顆粒状構造は固相様から液相様に変化することが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究で、卵母細胞における固相様のRNA顆粒の形成がゼブラフィッシュに特異的な現象ではなく、マウスでも共通して見られることが示された。さらに、これらRNA顆粒はマウスにおいても受精後に液相様に変化することが示唆された。これは、新規のin situ hybridization法を確立することで得られた成果であり、今後の進展が大きく見込める。さらに、本研究で確立した手法はすでに論文として投稿するに至っている。pou5f3とPou5f1以外のmRNAについては、現在解析中である。以上の理由から上記の評価となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
近年の研究から、ゼブラフィッシュとマウスの卵母細胞は共に数千種類のmRNAを翻訳抑制状態で蓄積することが明らかとなってきた。今後は、ゼブラフィッシュとマウスの卵母細胞と初期胚においてpou5f3とPou5f1以外のmRNAが同様の存在様式を示すのかを明らかにしていく。また、これらmRNAの状態をリアルタイムイメージングで可視化することを目指す。
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