| Project/Area Number |
23KJ2236
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 45010:Genetics-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
岡畑 美咲 大阪大学, 生命機能研究科, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2023-10-02 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2026: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 温度馴化 / 多様性 |
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| Outline of Research at the Start |
動物が温度変化に馴れるメカニズムの解明を目指して、線虫C. elegansの低温馴化現象を用いて、神経系の解析を行なっている。これまでに、産地の異なる線虫の温度応答性の違いを生み出す原因遺伝子を同定した。この遺伝子は酸素受容ニューロンで発現していた。酸素濃度が温度応答性多様性を生み出す可能性を考え、進化的に保存されてきた温度と酸素情報処理に関わる神経回路機構の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
温度は生体に直接影響を与える重要な環境情報である。本研究では動物の温度馴化を制御するメカニズムを解明するために、線虫C. elegans多型株を用いて温度馴化に関わる新規の遺伝子の同定を目指した。線虫C. elegansは単離された産地によって異なる温度馴化を示し(Okahata et al., JCPB, 2016)、この原因遺伝子多型としてVH遺伝子を同定した。VH遺伝子は酸素と二酸化炭素を受容する感覚ニューロンで発現していた。酸素受容ニューロンからの酸素情報が温度応答に影響を与えることを報告していたことから(Okahata et al., Science Advances, 2019)、この神経回路が温度馴化多様性に影響を与えている可能性が考えられた。そこで、酸素濃度を変化させた際の多型株の温度応答性を調べた。高い酸素濃度下では温度応答多様性が見られたが、低い酸素濃度下では温度応答多様性が見られなくなった。このことから、環境の酸素濃度が温度応答多様性を生み出すことが示唆された。
VH遺伝子は線虫特異的な機能未知の遺伝子であったため、VH遺伝子の機能解析をおこなった。VH遺伝子の発現時期を調べたところ、胚発生の時期に特異的に発現することがわかった。そこで、VH遺伝子が発現するニューロンの発生に関わる可能性を考え、VH変異体のニューロンを観察したところ、軸索の発生異常が見られた。これらのことから、VH遺伝子は胚発生の時期に神経発生を制御する遺伝子として機能することで温度応答性に影響を与え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
温度馴化多様性を生み出す神経回路や分子メカニズムを明らかにすることを目的として、線虫C. elegansの温度馴化の違いを決定する原因遺伝子多型として同定していたVH遺伝子の解析を進めた。VH遺伝子は機能未知の遺伝子であったが、令和5年度の解析から、VH遺伝子は胚発生時期に特異的に発現し、ニューロン発生に関わる遺伝子であることが明らかになった。VH遺伝子が発現する酸素受容ニューロンの発生を制御することによって、下流に位置する温度受容ニューロンの温度応答性に影響を与えることが考えられた。VH遺伝子の機能が明らかになってきたことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの解析から、温度応答多様性を決定する原因遺伝子多型であるVH遺伝子は胚発生時期に発現し、神経発生を制御することがわかってきた。一方で、VH遺伝子が神経発生を制御する詳細なメカニズムはまだ明らかになっていない。そこで、令和６年度はRNAシーケンス解析により、野生株とVH変異体の胚発生時期に発現するRNA量を比較することで、VH遺伝子の下流で機能する遺伝子を調べる。
VH遺伝子は線虫特異的な遺伝子だと考えられていたが、一部の配列において高等動物にまで保存されていることがわかってきた。同様のメカニズムが他の動物にまで保存されているかを調べるために、最も脊椎動物に近い無脊椎動物として知られるカタユウレイボヤを用いる。まずはカタユウレイボヤが低温あるいは高温刺激に対して耐性をもつかを調べる。
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