メダカ属における生殖隔離の分子機構:種間雑種の胚発生異常と不妊の分子細胞学的解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11236201
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 山下 正兼 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30202378)
• Keywords: 遺伝子組み換え / 種間雑種 / 生殖隔離 / 生殖細胞形成 / 胚発生異常 / 不妊 / MPF / メダカ

Research Abstract

雑種の発生異常と不妊の原因分子を特定することで、生殖隔離を保証する分子基盤を明らかにすることを目的に、以下の2点について調べた。
1.メダカ種間雑種における胚発生異常の分子基盤
雑種型MPFのニホン/ジャワメダカ雑種胚での影響を調べるため、ニホンメダカとジャワメダカのサイクリンBmRNAを、それぞれニホンメダカ受精卵に注入し、内在性Cdc2と複合体を形成させることで、細胞内で野生型あるいは雑種型MPFを作らせた。その結果、野生型MPFを発現させた胚では正常な染色体像が観察されたが、雑種型MPFを発現させた胚では雑種胚と同様な分裂異常が観察された。以上の結果より、異種由来のサブユニットからなるMPFによる"間違った"蛋白質リン酸化が細胞分裂を異常にし、これが雑種胚発生異常の原因の一つであることが確認された。
2.メダカ種間雑種における生殖細胞形成異常による不妊の分子機構
ニホン/ハイナンメダカ雑種における生殖細胞形成異常に関与する分子の特定を目指し、姉妹染色分体と相同染色体の結合に関わるSMC1α、SMC1β、SMC3、Rad21、SCP3及び細胞周期チェックポイントに関わるMad2、Cdc20、Separin、Securin、p53の精巣における発現と局在を調べた。その結果、1)雑種精巣ではSMC3がレプトテン期で異常な局在を示す、2)SCP3はレプトテン期で野生種と同様な発現をするが、その後のパキテン期では野生種とは異なり、シナプトネマ構造に沿った線状の形態を示さない、3)その他の蛋白質については野生種と雑種で差がないことが明らかになった。これらのことより、雑種の精巣では減数分裂過程においてSCP3を含まない不完全なシナプトネマ構造が形成されるために相同染色体間の対合が維持できず、精子形成不全が引き起こされると推測された。

Research Products

• [Publications] Takashi Iwamatsu: "Experimental hybridization among Oryzias species. II. Karyogamy and abnormality of chromosome separation in the cleavage of interspecific hybrid between Oryzias latipes and O.javanicus"Zoological Science. 20. 1381-1387 (2003)
• [Publications] Jibak Lee: "Temporally and spatially selective loss of Rec8 protein from meiotic chromosomes during mammalian meiosis"Journal of Cell Science. 116. 2781-2790 (2003)
• [Publications] Toshiharu Iwai: "Changes in the expression and localization of cohesin subunits during meiosis in a non-mammalian vertebrate, the medaka fish"Gene Expression Patterns. 4(印刷中). (2004)