2013 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Molecular mechanisms for establishment of sex differences. |
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| Project/Area Number |
22132007
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
田中 実 基礎生物学研究所, 生殖遺伝学研究室, 准教授 (80202175)
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| Project Period (FY) |
2010-06-23 – 2015-03-31
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| Keywords | 性分化 / YSD / 生殖腺 / 生殖細胞 / メダカ / ホルモン |
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| Research Abstract |
昨年度に同定されたYSD遺伝子の機能解析を押し進め、生殖腺形成前の生殖細胞には遺伝子発現と分裂能に性差があることを脊椎動物で初めて示した。そしてYSDはこの性差をもたらす遺伝子として機能していることが明らかとなった。
我々はメダカの性決定遺伝子が生殖細胞でも発現していることを見いだした。ところが非常に興味深いことに、このYSD遺伝子の発現性差は性決定遺伝子にはよらず、Y染色体の有無によること、さらにこの性差が生殖細胞自立的におきていることがキメラ実験により証明した。またこの遺伝子を過剰発現もしくはノックダウンすると、生殖細胞の分裂能が変化することが培養実験で明らかとなった。このYSD遺伝子はY染色体の性決定領域近傍にマップされ、性特異的SNPが遺伝子周辺に存在していたことから、Y染色体の何らかの機構がこの遺伝子発現に性差を与え、それがさらに生殖細胞の性差をもたらしていると考えられた。この研究により、たとえ性決定遺伝子で性が決まる動物であっても、それによらずに細胞自立的な性差が生じさせる別な機構があることが脊椎動物で初めて明らかとなった。
一方、ステロイドホルモン投与による性分化の歪曲が世代を超えて見いだされることが明らかとなりつつある。この歪曲は性転換雄由来の精子のみを通じて受けつがれることから、エピゲネティックな修飾が影響していることが強く示唆される。世代を超えたゲノムメチル化と生徒の関係について計画研究の須山班と共同でゲノムワイドな解析を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
想と異なり、生殖腺形成前の生殖細胞の性差をもたらす遺伝子機能が明らかになっただけでなく、世代を超えたメチル化ゲノム状態と性差の関係などが明らかになりつつあるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
雌性差を示すメチル化DNA領域の特定；
現在、雌雄別に蛍光ラベルされた生殖細胞をFACSで単離してゲノムを抽出し、 bisulfite 反応と次世代シークエンサーを組み合わせてメチル化が異なる領域をゲノムレベルで網羅的に特定している。さらに、今回、ステロイドホルモン投与による性転換が次世代以降にも性転換雄によって引き継がれることがあきらかになった。この結果を受けて現在、性転換雄と次世代性転換雄の精子のメチル化状態をゲノムワイドに明らかにしつつある。今後、この性転換体と正常雄の精子のメチル化領域をゲノムワイドに特定することにより、ステロイドホルモンが性に与える影響をエピゲノムのレベルで明らかにしていく。
生殖細胞の性分化：
昨年度までに生殖腺が形成される以前の生殖細胞に性差が存在し、その性差を制御する遺伝子機能が明らかとなった。このことから細胞自立的な性差獲得の新たな機構が示唆されたが、生体内で生殖細胞はこの後体細胞の性の制御を強く受けると考えられる。生殖細胞の中で最終的に働く性決定機構については脊椎動物では全く不明であったが、須山班との共同の次世代シークエンサーによる生殖細胞発現解析により、生殖腺に入った直後の生殖細胞で性差を示す遺伝子が見いだされつつある。この遺伝子の機能解析を押し進め、メダカの個体で重要な役割を持つ生殖細胞の性決定機構を明らかにしていく予定である。
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[Journal Article] Divergent expression regulation of gonad development genes in medaka shows incomplete conservation of the downstream regulatory network of vertebrate sex determination.2013
Author(s)
Herpin. A., Adolfi, M.C., Nicol, B., Hinzmann, M., Schmidt, C., Klughammer, J., Engel, M., Tanaka, M., Guiguen, Y. and Schartl, M.
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Journal Title
Mol. Biol. Evol.
Volume: 30
Pages: 2328-2346
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] ATF6a/b-mediated adjustment of ER chaperone levels is essential for development of the notochord in medaka fish.2013
Author(s)
Ishikawa, T., Okada, T., Ishikawa-Fujisawa, T., Todo, T., Kamei, Y., Shigenobu, S., Tanaka, M., Saito, T.L., Yoshimura, J., Morishita, S., Toyoda, A., Sakaki, Y., Taniguchi, Y., Takeda, S. and Mori, K.
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Journal Title
Mol. Biol. Cell.
Volume: 24
Pages: 1387-1395
DOI
Peer Reviewed
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