プラナリア生殖戦略のインテグリティを支える新奇機構の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Ensuring integrity in gametogenesis |
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| Project/Area Number |
19H05236
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
小林 一也 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (50360110)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
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| Keywords | プラナリア / ゲノム解析 / ゲノムインテグリティー / 有性化阻害細菌 / 生殖戦略 / レトロトランスポゾン / 共生細菌 |
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| Outline of Research at the Start |
無性生殖でのみ繁殖する動物は、細菌やトランスポゾンに打ち勝つことができずに淘汰される運命にあると思われがちである。しかし、多くの動物で無性生殖を行うものが存在しており、環境の変化や世代などに応じて有性生殖に転換することでこの問題を回避し、２つの生殖様式のメリットを生かした生殖戦略をとっている。そこには生殖様式転換現象にユニークな細菌やレトロトランスポゾンとの共存と攻防の仕組みが存在していると予想される。本研究では、有性化時に分化多能性幹細胞から生殖細胞を誘導するプラナリアで、この生殖戦略を保証する仕組みとして細菌やレトロトランスポゾンに関する新奇機構を提案／解明することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
1有性化阻害細菌と有性化阻害因子の同定
先行研究においてプラナリア有性化阻害細菌を同定した。目的細菌のゲノムの決定するために培養系の確立を目指したがうまくいかなかった。そこで、有性化阻害細菌が無性個体に存在している細菌の内の約70-80%を占めているという特徴を利用して、ダイレクトにホストから細菌を単離する方法を確立した。現在は単離した細菌叢のゲノム解析をナノポアシーケンサーを用いて行っている最中である。一方、有性化阻害因子はプラナリア無性個体に多く含まれているという仮説のもとで、メタボローム解析を行った。その結果、候補物質を４種同定していた。これらの物質に有性化阻害効果があるかを検証したところ、有性化初期に起こる卵巣誘導に関して、3-メチルアデニンと4-GBAに抑制効果がみられた。今後は、さらに完全有性化に決定的な阻害効果があるかの検証が必要である。また、有性化阻害細菌のゲノム決定後は3-メチルアデニンと4-GBAの産出に関わる遺伝子が存在しているかを検証する。
2プラナリアゲノムのインテグリティ保証システムの解明
先行研究から、プラナリアではPIWI-piRNAによるレトロトランスポゾン抑制システムによって生殖系列細胞ではゲノムのインテグリティは保証されている一方で、体細胞のゲノムはレトロトランスポゾンにより積極的に壊されているという仮説が提唱できた。そこで、本研究の照明に必須なDugesia ryukyuensisのゲノム解析に取り組んだ。イルミナで読んだ約200bpの短いリード情報を用いてK-mer解析を行った結果、ゲノム解読に適当なクローン集団を得ることができた。次にChromiumによるlinked readシーケンスを行なったが、予想よりも解読状況が芳しくなく、ロングリードシーケンスに必須な実験動物のゲノム抽出法を確立し、現在、PacBioシーケンスに取り組んでいる。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Sex-Inducing Activities of the Land Planarian Bipalium nobile Extract Fractions, Obtained Using Bioassay-Guided Fractionation, in the Freshwater Planarian Dugesia ryukyuensis2021
Author(s)
Makoto Kitamura, Hiroyuki Tanaka, Yurie Horiguchi, Sayaka Manta, Ikuma Saito, Hisashi Iwaya, Hikaru Okamoto, Nanna Nagao, Yumi Yanagihara, Yu Taguchi, Rei Tezuka, Takanobu Maezawa, Kiyono Sekii, Kazuya Kobayashi
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Journal Title
Zoological science
Volume: 38
Issue: 6
Pages: 544-557
DOI
NAID
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Peer Reviewed
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