ミジンコの性決定を制御する長鎖ノンコーディングRNAの作動装置の解明

• Project Area: Neo-taxonomy of noncoding RNAs
• Project/Area Number: 17H05602
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 加藤 泰彦 大阪大学, 工学研究科, 講師 (60415932)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2018: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2017: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
• Keywords: 長鎖ノンコーディングRNA / 性決定 / ミジンコ / ダブルセックス遺伝子

Outline of Annual Research Achievements

長鎖ノンコーディング RNA (lncRNA) は、無脊椎動物から脊椎動物まで存在し、少なく見積もってもその数は数千から万のオーダーにのぼる。しかしながら、機能解析が行われた lncRNA は未だ多くなく、中でもタンパク質をコードする遺伝子と同じ向きでオーバラップして転写される lncRNA の解析は、特に遅れている。我々はに甲殻類オオミジンコにおけるオス決定遺伝子 Dsx1 の転写後制御機構を解析している過程で、予想外に Dsx1 5´ UTR のみをコードする RNA を卵に注入するとオス化が生じることを発見した。この発見がきっかけとなり、Dsx1 の上流から同じ向きで転写され Dsx1 5´ UTR の配列を含む lncRNA、DAPALR (Dsx1 Alpha Promoter Associated Long RNA) がオス特異的に発現し、これが Dsx1 を活性化しオス化を誘導することを見出した。また、DAPALR は Dsx1 をトランスに活性化することが可能であり、Dsx1 活性化に必要な作動エレメントは Dsx1 の 5´ UTR と重なる 205 塩基の中に存在することを明らかにした。そして、DAPALR の作用機構を明らかにするために、作動エレメントに結合する タンパク質を複数同定した。平成30年度は、これらのタンパク質が結合する配列の候補が作動エレメント中に存在することを見出した。候補因子をコードする遺伝子のノックダウン、過剰発現解析を行うことで、これらの因子が翻訳レベルでDsx1の発現を制御していることを示唆する結果を複数得た。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Atrazine exposed phytoplankton causes the production of non-viable offspring on Daphnia magna (2019)
  • Author(s): Religia Pijar、Kato Yasuhiko、Fukushima Ery Odette、Matsuura Tomoaki、Muranaka Toshiya、Watanabe Hajime
  • Journal Title: Marine Environmental Research Volume: 145 Pages: 177-183
  • DOI: 10.1016/j.marenvres.2019.02.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A 5′ UTR-Overlapping LncRNA Activates the Male-Determining Gene doublesex1 in the Crustacean Daphnia magna (2018)
  • Author(s): Kato Yasuhiko、Perez Christelle Alexa G.、Mohamad Ishak Nur Syafiqah、Nong Quang D.、Sudo Yuumi、Matsuura Tomoaki、Wada Tadashi、Watanabe Hajime
  • Journal Title: Current Biology Volume: 28 Issue: 11 Pages: 1811-1817
  • DOI: 10.1016/j.cub.2018.04.029
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Genomic integration and ligand-dependent activation of the human estrogen receptor α in the crustacean Daphnia magna (2018)
  • Author(s): Toerner Kerstin、Nakanishi Tsuyoshi、Matsuura Tomoaki、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 13 Issue: 6 Pages: e0198023-e0198023
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0198023
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Monitoring ecdysteroid activities using genetically encoded reporter gene in Daphnia magna (2018)
  • Author(s): Adhitama Nikko、Matsuura Tomoaki、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • Journal Title: Marine Environmental Research Volume: 140 Pages: 375-381
  • DOI: 10.1016/j.marenvres.2018.07.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantitative analysis of cell-free synthesized membrane proteins at the stabilized droplet interface bilayer (2018)
  • Author(s): Elfaramawy Maie A.、Fujii Satoshi、Uyeda Atsuko、Osaki Toshihisa、Takeuchi Shoji、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime、Matsuura Tomoaki
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 54 Issue: 86 Pages: 12226-12229
  • DOI: 10.1039/c8cc06804f
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of white-eyed Daphnia magna mutants lacking scarlet function (2018)
  • Author(s): Ismail Nur Izzatur Binti、Kato Yasuhiko、Matsuura Tomoaki、Watanabe Hajime
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 13 Issue: 11 Pages: e0205609-e0205609
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0205609
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 作り出したものは安全ですか？ (2018)
  • Author(s): 加藤泰彦、渡邉肇
  • Journal Title: 生物工学会誌 Volume: 96 Pages: 342-345
• [Journal Article] Tryptophan hydroxylase (TRH) loss of function mutations induce growth and behavioral defects in Daphnia magna (2018)
  • Author(s): Rivetti Claudia、Campos Bruno、Pina Benjamin、Raldua Demetrio、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime、Barata Carlos
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 1518-1518
  • DOI: 10.1038/s41598-018-19778-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Microbiota inoculum composition affects holobiont assembly and host growth in Daphnia (2018)
  • Author(s): Martijn Callens、Hajime Watanabe、Yasuhiko Kato、Jun Miura、Ellen Decaestecker
  • Journal Title: Microbiome Volume: 6 Issue: 1 Pages: 56-56
  • DOI: 10.1186/s40168-018-0444-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of symbiotic bacteria on chemical sensitivity of Daphnia magna (2017)
  • Author(s): Manakul Patcharaporn、Peerakietkhajorn Saranya、Matsuura Tomoaki、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • Journal Title: Marine Environemental Research Volume: 128 Pages: 70-75
  • DOI: 10.1016/j.marenvres.2017.03.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CRISPR/Cas-mediated knock-in via non-homologous end-joining in the crustacean Daphnia magna (2017)
  • Author(s): Kumagai Hitoshi、Nakanishi Takashi、Matsuura Tomoaki、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 12 Issue: 10 Pages: e0186112-e0186112
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0186112
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mapping the expression of the sex determining factor Doublesex1 in Daphnia magna using a knock-in reporter (2017)
  • Author(s): Nong Quang Dang、Mohamad Ishak Nur Syafiqah、Matsuura Tomoaki、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 13521-13521
  • DOI: 10.1038/s41598-017-13730-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Co-option of the bZIP transcription factor Vrille as the activator of Doublesex1 in environmental sex determination of the crustacean Daphnia magna (2017)
  • Author(s): Mohamad Ishak Nur Syafiqah、Nong Quang Dang、Matsuura Tomoaki、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • Journal Title: PLoS Genetics Volume: 13 Issue: 11 Pages: e1006953-e1006953
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006953
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of a bicistronic expression system in the branchiopod crustacean Daphnia magna (2017)
  • Author(s): Kumagai Hitoshi、Matsuura Tomoaki、Kato Yasuhiko、Watanabe Hajime
  • Journal Title: genesis Volume: 55 Issue: 12
  • DOI: 10.1002/dvg.23083
  • Peer Reviewed
• [Presentation] A 5´ UTR-overlapping LncRNA Activates the Male-determining Gene doublesex1 in the Crustacean Daphnia magna (2018)
  • Author(s): Yasuhiko Kato, Christelle Alexa G. Pelez, Nur Syafiqah Mohamad Ishak, Quang D. Nong, Tomoaki Matsuura, Tadashi Wada, Hajime Watanabe
  • Organizer: 第 20 回 日本 RNA 学会年会
• [Presentation] Monitoring of chemical and metal contaminants using engineered Daphnia magna (2018)
  • Author(s): Yasuhiko Kato, Hajime Watanabe
  • Organizer: Second Interdisciplinary and Research Alumni Symposium iJaDe2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] オオミジンコにおける内分泌かく乱物質検出のためのGAL4/UASシステムの確立 (2018)
  • Author(s): 加藤泰彦、山崎勇人、松浦友亮、渡邉肇
  • Organizer: 第70回日本生物工学会大会
• [Presentation] Visualization of ecdysteroid activities using genetically encoded reporter gene in Daphnia magna (2018)
  • Author(s): Nikko Adhitama, Yasuhiko Kato, Tomoaki Matsuura, Hajime Watanabe
  • Organizer: 第70回日本生物工学会大会
• [Presentation] オオミジンコの遺伝子操作法の開発と応用 (2018)
  • Author(s): 加藤泰彦、志賀靖弘、時下進一、山形秀夫、渡邉肇
  • Organizer: 東京薬科大学生命科学部25周年記念シンポジウム
• [Presentation] 環境応答により雌雄を産み分けるミジンコの性スペクトラム (2018)
  • Author(s): Yasuhiko Kato、Christelle Alexa G. Perez、Quang D. Nong、Hajime Watanabe
  • Organizer: 新学術領域研究 性スペクトラム 第二回 領域班会議
• [Presentation] A 5 ' UTR-Overlapping LncRNA Activates the Male- Determining Gene doublesex1 in the Crustacean Daphnia magna (2018)
  • Author(s): Yasuhiko Kato、Christelle Alexa G. Perez、Quang D. Nong、Hajime Watanabe
  • Organizer: JAJ RNA 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] オオミジンコにおけるHSP70プロモーターを利用した熱誘導型遺伝子発現系の開発 (2018)
  • Author(s): 加藤泰彦、清水里奈、渡邉肇
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 環境応答により雌雄を産み分けるミジンコの性スペクトラム (2018)
  • Author(s): 加藤泰彦、Quang Dang Nong、渡邉肇
  • Organizer: 「先進ゲノム支援」2018年度拡大班会議
• [Presentation] Alterations in the activity of the sex determination factor dsx1 resulted in different intersex phenotypes in Daphnia magna (2018)
  • Author(s): Quang Dang Nong , Yasuhiko Kato , Hajime Watanabe
  • Organizer: 「先進ゲノム支援」2018年度拡大班会議
• [Presentation] Possibility of chemical communication among Daphnia individuals for reproductive strategy (2018)
  • Author(s): Yasuhiko Kato, Hajime Watanabe
  • Organizer: Frontier Research on Chemical Communications (ISCC2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] オオミジンコの周期性単為生殖における環境依存的な性決定メカニズム (2017)
  • Author(s): 加藤泰彦、Quang Dang Nong、Nur Syafiqah Mohamad Ishak、渡邉肇
  • Organizer: 日本動物学会第88回大会
  • Invited
• [Presentation] ミジンコの環境依存的な性決定を制御する長鎖非コードRNA (2017)
  • Author(s): 加藤泰彦、Christelle Alexa Pelez、Nong Dang Quang、渡邉肇
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
  • Invited
• [Presentation] オオミジンコにおけるCas9タンパク質を用いた高効率な遺伝子破壊法と遺伝子導入法の開発 (2017)
  • Author(s): 熊谷仁志、中西貴士、松浦友亮、加藤泰彦、渡邉肇
  • Organizer: 第2回ゲノム編集学会
• [Presentation] オオミジンコにおける眼の色素遺伝子 scarletの遺伝子組み換えマーカーとしての検討 (2017)
  • Author(s): Nur Izzatur Binti Ismail、加藤泰彦、松浦友亮、渡邉肇
  • Organizer: 第2回ゲノム編集学会
• [Presentation] TALEN を利用した非相同末端結合によるオオミジンコゲノムへのエストロゲンバイオセンサーの導入 (2017)
  • Author(s): Torner Kerstin、加藤泰彦、渡邉肇
  • Organizer: 第2回ゲノム編集学会
• [Remarks] RNAが操るミジンコの性決定
  • URL: https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20180525_1
• [Remarks] 世界初！光るミジンコを使って環境により性が決まる仕組みを解明
  • URL: http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2017/20171103_1