2016 Fiscal Year Annual Research Report
カイコにおける性決定カスケードと遺伝子量補正および組換え抑制機構のクロストーク
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15H02482
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
嶋田 透 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (20202111)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
勝間 進 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (20378863)
木内 隆史 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (60622892)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | カイコ / 性決定 / 遺伝子量補正 / 組換え抑制 / piRNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カイコではW染色体の存在のみで雌性が決定する。私たちはW染色体の転写物に由来する小分子RNA (Fem piRNA)が、Z染色体上の雄化遺伝子MascのmRNAを切断することが、カイコの性決定の最上位機構であることを明らかにし、Mascタンパク質が雄化と同時に遺伝子量補正を支配することを示してきた。本研究は、遺伝子量補正におけるMascタンパク質の機構を調べるとともに、カイコが雌において組換えを抑制する仕組みを明らかにし、それらと性決定機構のクロストークを解明しようとしている。
1. Mascタンパク質が結合するゲノム配列およびRNAの同定：前年度、BmN4細胞を用いてMascのChIP-seqを行ったので、今年度、それらのデータを用いたインフォマティクス解析を行った。今のところ、Mascに結合する特異的なDNA領域やそれらのZ染色体への偏りは確認されない。一方、Mascの一部を変異させたタンパク質をBmN4細胞に発現し、核移行シグナルを同定した。その結果、核移行と性決定とは無関係であることが判明した。
2.Masc ノックアウト（KO）カイコおよびBmAgo3 KOカイコの解析：前年度までにCRISPR-Cas9システムにより、Masc KOカイコを作出した。本年度、Masc KOカイコを観察した結果、雄のホモ個体は胚期に致死することが明らかになった。また、piRNAが結合するタンパク質であるBmAgo3に関しても、その遺伝子のKOカイコを作出している。BmAgo3 KOのホモ個体は幼虫期の発育が遅延するとともに、変態期の形態形成に異常が生じ、羽化できなかった。
3. Masc-R TGカイコを用いた組換え抑制機構の解明：他研究機関との共同研究によって、Fem piRNA抵抗性Masc (Masc-R)を過剰発現するTGカイコを作出している。この系統のメス個体は部分的にオス化することが確認されている。本年度、この系統を用いて交配実験を試みたところ、雌の減数分裂時に常染色体における組換えが起きていることを示唆する結果が得られた。
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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
Mascタンパク質の機能解析が進み、MascがMascが核だけではなく細胞質でも機能している可能性が出てくるなど、展開があった。また、カイコ初期胚へのマイクロインジェクションによるCRISPR/Cas9法での遺伝子ノックアウトがシステマティックにできるようになり、MascやBmAgo3など、性決定で鍵を握る遺伝子の機能解明が急速に進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
Mascの機能の解明に努力する。ChIP解析の結果から、MascはDNAに作用して機能するのではなく、他の機構（たとえばRNAへの結合）で遺伝子発現を制御している可能性があるため、広い視野で実験を進める。Mascの機能は、カイコガ科では保存されているものの、少し系統的に離れたヤママユガ科などでは異なっている可能性があるため、実態を解明する。また、Masc-Rの強制発現によって組換え抑制が破綻するかどうか、確かめる。
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[Presentation] Genome editing in the masculinizing gene of the silkworm Bombyx mori2016
Author(s)
Kiuchi T , Sugano Y, Shimada T, Katsuma S.
Organizer
XXV International Congress of Entomology. Symposium: Genomics and Genome Engineering in the Silkworm (Organizers: Takashi Kiuchi and Kallare Arunkumar)
Place of Presentation
Orange County Convention Center, Orlando, Florida 32819, U. S. A.
Year and Date
2016-09-25 – 2016-09-30
Int'l Joint Research / Invited
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