2020 Fiscal Year Annual Research Report
Spectrum of the sex and the sex reversal by gonads
| Project Area | Spectrum of the Sex: a continuity of phenotypes between female and male |
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| Project/Area Number |
17H06430
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
田中 実 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (80202175)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 耕裕 大阪医科大学, 医学部, 講師 (20613558)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 生殖細胞 / 性決定 / 性転換 / 環境 / メダカ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
５日間絶食状態においた孵化直後のXXメダカがオスへと性転換する現象はメダカの特異的系統な問題ではなく、パンテトン酸異化経路を介したCoAが関与する脂質代謝の変化が関与して引き起こされることが明らかになった。そしてその性転換はXXメスの稚魚におけるdmrt1遺伝子の発現誘導を伴うことも薬理学的解析と変異体解析によって明らかとなった。そこでdmrt1遺伝子誘導が引き起こされる機構について解析を行った。
一方、メダカの成熟卵巣および成熟精巣には性が決まっていない生殖幹細胞の存在が証明されており、メダカは性転換もすることから、生殖細胞の性スペクトラム、すなわち生殖細胞が卵になるか精子になるかの分子機構を解析する良いモデルを提供している。そしてこの性のスペクトラム位置移動に関与する２つの因子REC8 と FBXO47が同定され、変異体解析による表現型解析、さらに哺乳類で卵形成に関与するとされる３つの因子の変異体を作製し、位置移動に関与する２つの因子とのエピスタティックな関係、またそこから示唆された染色体の変化についての解析を行った。
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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
孵化後５日間絶食状態によるXXメダカの性転換には脂質合成が関与することが示唆されたため、脂質合成の鍵遺伝子であるFasn遺伝子の変異体を作製しその表現型を解析した。その結果、薬理学的に脂質合成を阻害した時と同様に、変異体XXメダカの稚魚では本来発現しないはずのdmrt1遺伝子の発現が認められた。一方、脂質がリガンドとなり得るオーファン核受容体のシス配列がdmrt1遺伝子のTSS 付近に見出されたため、オーファン核受容体の発現を調べたところ、PPARgamma が生殖腺で発現が認められた。脂質がメディエーターとなってdmrt1遺伝子転写上昇を引き起こす可能性が示唆される。
一方、生殖細胞の性スペクトラムの研究においては哺乳類卵形成に関する遺伝子の変異体を確立し、rec8aとfbxo47 の変異体とのエピスタティック解析を行った結果、fbxo47-lhx8b-figla-noboxという卵形成の経路が明らかとなった。そしてこれはREC8aによるメス型減数分裂とは独立していることが改めて確認された。この２つの因子が関与する経路が遺伝的に独立した経路であることが示された。さらに３つの変異体fbxo47, lhx8b, figlaの表現型では精子形成が認められたことから、生殖幹細胞がメス型にコミットし、卵形成を開始したとしても減数分裂パキテン期までは生殖細胞の性はスペクトラムを示す、すなわち、その時期までメス型には確定していないことも明らかとなった。またスプレッド法と免疫抗体染色による染色体構造解析から異常な染色体構造が確認され、その過程を解析するための生殖腺の培養系の開発を開始した。
以上、新たな研究領域への発展も見えつつ、性スペクトラムの分子機構は着実に解明されていると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
PPARgammaを含めた一群のオーファン核受容体のdmrt1遺伝子発現誘導における関与を明らかにするため、dmrt1遺伝子制御領域に見出されたシス配列の欠損メダカの作製と解析を行う。また飢餓状態における遺伝子発現の変化を網羅的に捉えることを推進する。
生殖細胞の性スペクトラム研究の生殖細胞メス型確立の経路（fbxo47-lhx8b-figla-nobox）の分子機構を解析するため、スプレッド法と免疫抗体染色による染色体構造解析、染色体の動態解析が可能な培養と染色体可視化のトランスジェニックメダカの確立を推進する。さらにFBXO47 の生殖細胞メス型確立過程における機能を明らかにするため、デグロンによるFBXO47条件的機能喪失の系の開発、またFBXO47はユビキチンリガーゼの複合体構成因子でもあるため、FBXO47と結合する因子をマススペクトロメトリーで同定できるトランスジェニックメダカの確立を行う。
メス型減数分裂を制御するREC8a の機能を知るために、もう一つのREC8 であるREC8bとの機能差の有無を明らかにしなくてはならない。そこでrec8b遺伝子の変異体を作製し、rec8a変異体との二重変異体の表現型解析を推進する。またこれら因子の染色体構造における機能を明らかにするために、これらの変異体における染色体スプレッドと免疫抗体染色による染色体構造解析を推進する。
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[Journal Article] Critical role of the ddx5 gene in zebrafish sex differentiation and oocyte maturation.2020
Author(s)
Sone, R., Taimatsu, K., Ohga, R., Nishimura, T., Tanaka, M. and Kawahara, A
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Journal Title
Sci. Rep.
Volume: 10
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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