ショウジョウバエ生殖細胞の形成・分化を制御する新規因子の探索と分子機能解析

• Project Area: Mechanisms regulating gamete formation in animals
• Project/Area Number: 26114508
• 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: Kumamoto University
• Principal Investigator: 中村 輝 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (90323245)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000); Fiscal Year 2015: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000); Fiscal Year 2014: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
• Keywords: 生殖細胞 / ショウジョウバエ / 母性因子 / 生殖質 / 発生・分化 / ゲノム編集

Outline of Annual Research Achievements

多くの動物において、生殖細胞の形成・分化は卵形成過程で合成され卵内に蓄積する母性因子の作用により制御される。国内外の研究により、ショウジョウバエにおいて生殖細胞の形成・分化に異常を示す母性効果変異が数多く単離されてきた。しかし、生殖細胞の形成・分化を直接指揮する因子はごく少数しか同定されておらず、数多くの因子が未同定であると予想されている。そのような未同定因子は、生殖幹細胞維持や卵母細胞決定などにも必須の機能を持つために突然変異体が卵形成不全となり、従来からの遺伝学スクリーンでは単離することができなかったためと予想される。
このような背景のもと本研究では、新たに確立した解析技術を用いて、生殖細胞の形成・分化に関わる新規因子の同定を行った。具体的には、卵形成過程中後期で発現するGAL4系統を用いたRNAi誘導によるノックダウンスクリーニングを進め、生殖細胞形成・分化に異常を示す母性因子をスクリーニングした約1300系統をスクリーニングした結果、胚発生期において生殖細胞の形成や振る舞いに異常を示す系統を20得た。これら一次スクリーニングで得ている系統の中には、翻訳開始因子や転写因子を標的とする系統が複数含まれるなど、機能的にグループ化できる可能性が示された。
また、CRISPR-Cas9を利用したGFPノックイン技術とGFP融合タンパク質を特異的にユビキチン化し分解誘導する技術とを用いて、GFP融合タンパク質を胚発生初期の生殖細胞で特異的に分解するシステムを確立した。この系を用いて、mRNAが生殖質に局在する事がわかっているが生殖細胞形成・分化における機能が未知の因子について、GFPノックイン系統を作成して生殖細胞特異的にノックダウンした際の影響を解析した。10以上のGFPノックイン系統を作製して解析をした結果、生殖細胞の形成や生殖巣への移動に異常が観察される遺伝子を見出した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Efficient endocytic uptake and maturation in Drosophila oocytes requires Dynamitin/p50. (2015)
  • Author(s): Liu, G., Sanghavi, P., Bollinger, K. E., Perry, L., Marshall, B., Roon, P., Tanaka, T., Nakamura, A. and Gonsalvez, G. B.
  • Journal Title: Genetics Volume: 201 Issue: 2 Pages: 631-649
  • DOI: 10.1534/genetics.115.180018
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The nutrient-responsive hormone CCHamide-2 controls growth by regulating insulin-like peptides in the brain of Drosophila melanogaster (2015)
  • Author(s): Sano H, Nakamur A, Texada M, Truma J, Ishimoto H, Kamikouchi A, Nibu Y, Kume K, Ida T, Kojima M
  • Journal Title: PLoS Genetics Volume: 11 Issue: 5 Pages: 1-26
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005209
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Region-specific activation of oskar mRNA translation by inhibition of Bruno-mediated repression (2015)
  • Author(s): Kim, G., Pai, C.-I., Sato, K., Person, M. D., Nakamura, A. and Macdonald, P. M.
  • Journal Title: PLoS Genetics Volume: 11 Issue: 2 Pages: e1004992-e1004992
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1004992
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ショウジョウバエの小胞型H/Cl交換輸送体Clc-bは長鎖dsRNAを介したRNAi誘導に必要である (2015)
  • Author(s): 田中翼、植田忠大、大津佐千子、反町典子、中村輝、Katija Bruckner
  • Organizer: 第17回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: ホテルライフォート札幌
  • Year and Date: 2015-07-15
• [Presentation] 新規の遺伝学ツールを用いたショウジョウバエ初期胚におけるRNAサイレンシング因子の機能解析 (2015)
  • Author(s): 中村輝
  • Organizer: 第17回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: ホテルライフォート札幌
  • Year and Date: 2015-07-15
• [Presentation] The nutrient-responsive hormone CCHamide-2 controls growth by regulating insulin-like peptides in the brain of Drosophila melanogaster. (2015)
  • Author(s): Sano, H., Nakamura, A., Texada, M., Truman, J. W., Ishimoto, H., Kamikouchi, A., Nibu, Y., Kume, K., Ida, T. and Kojima, M.
  • Organizer: 第48回日本発生生物学会年会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2015-06-02
  • Int'l Joint Research
• [Book] ギルバート 発生生物学 (2015)
  • Author(s): Scott F. Gilbert (阿形清和、高橋淑子 監訳）
  • Total Pages: 835
  • Publisher: メディカル・サイエンス・インターナショナル
• [Remarks] 熊本大学発生医学研究所 研究室紹介ページ
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/germline_development/
• [Remarks] 発生医学研究所 研究室紹介ページ
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/divisions/germline_development/index.html