2018 Fiscal Year Research-status Report
Molecular Mechanism of Asexual and Sexual Reproduction in Enchytraeid
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17K07417
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
野呂 知加子 日本大学, 生産工学部, 教授 (80311356)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 菜穂子 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (00509515)
斎藤 稔 日本大学, 文理学部, 教授 (20318330)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 再生 / 無性生殖 / 有性生殖 / ヤマトヒメミミズ / シミュレーション / 脳神経系 / 分子実体 / 質量分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、砕片分離と再生による無性生殖を行うヤマトヒメミミズと、有性生殖のみ行う近縁種ミサカヒメミミズとの比較解析により、下記の2つの課題について解明し、再生・生殖のしくみを分子レベルで明らかにすることを目的とする。
1. 砕片分離と無性生殖の分子メカニズム
2. 有性生殖のスイッチおよび誘導物質の実体
平成30年度は、1-3) 長くなると自切するメカニズム: 物質勾配のシミュレーションと分析について、研究分担者斎藤と共同研究した。ヤマトヒメミミズは体長約1cm になると後部から順に自切を開始し、約十個の断片になる(砕片分離)。これまでの研究から、自切のタイミングを決めているのは頭部であり、脳から分泌される 何らかの物質によって自切が抑制されている可能性が示唆されている。そのメカニズムを明らかにするために、物質の頭尾勾配を想定したシミュレーションモデルを作成し、解析した。この成果は学会等で3回発表すると共に、学術雑誌に投稿して掲載された。勾配物質として神経ペプチドを候補とし、その分布と動態についてより詳細に検討した。
2-1) 有性生殖誘導物質/抑制物質の実体 低密度飼育の効果と個体数範囲については、有性化効率を目安に選択した3クローンのヤマトヒメミミズを用いて、有性化誘導率の確認を行った。ヤマトヒメミミズの有性化誘導には飢餓と低密度飼育が有効である。3週間飢餓状態においたミミズを低密度飼育して餌を与えると有性化が起こるが、ばらつきがあったため、ミミズをクローン化した。この結果、この3クローン では有性化誘導が常に可能であること、この3クローンに、有性生殖のみ行うミサカヒメミミズの凍結乾燥品を餌として与えると、有性化頻度が上がることが示唆された。この凍結乾燥品に含まれる有性化促進物質について、分子実体を井上と共同で質量分析を用いて明らかにしようとしている。
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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
本研究は、砕片分離と再生による無性生殖を行うヤマトヒメミミズと、有性生殖のみ行う近縁種ミサカヒメミミズとの比較解析により、研究期間の3年間で下 記の2つの課題について解明し、再生・生殖のしくみを分子レベルで明らかにすることを目的としている。
1. 砕片分離と無性生殖の分子メカニズム
2. 有性生殖のスイッチおよび誘導物質の実体
平成30年度は、1-3)長くなると自切するメカニズム: 物質勾配のシミュレーションと分析 について、斎藤と共同研究し、自切のシミュレーションモデルを 作成した。論文は学会誌に掲載され、学会発表も行った。また、2-1) 有性生殖誘導物質/抑制物質の実体 低密度飼育の効果と個体数範囲 については、ヤマトヒメミミズのクローン化を行い、また、有性生殖のみ行うミサカヒメミミズの凍結乾燥品中に有性化促進物質の存在が示唆された。その分子実体について、井上と共同研究し、質量分析で明らかにしようとしている。1-1)頭部再生、および2)後部再生のメカニズムについても、抗体を用いた解析により予備的な結果を得ている。2-3)自家受精の有無と有性生殖の意義に関しては、無性生殖を行うヤマトヒメミミズは真に均一なゲノム配列を持っているかどうかについて検討するために、平成29年度に分離したヤマトヒメミミズ クローンよりゲノム抽出して比較解析している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度は、当初の研究課題のうち、1-1)頭部再生のメカニズム: 頭部7体節再生する理由 双頭再生の分子機構、および 1-2)後部再生のメカニズ ム: ネオブラストの関与 成長帯の細胞の起源について、特に重点的に検討を行う。無性生殖するヤマトヒメミミズは、ナイフで切断した場合、8体節目以降の どの部位からも頭部7体節を再生するが、ミサカヒメミミズは不完全な4体節を再生する。両者の再生時の遺伝子発現比較解析を行い、その理由を明らかにする。 後部再生については、ヤマトヒメミミズでは肛門直前にある増殖帯の細胞が関与し、これはネオブラストという中胚葉性幹細胞が起源であると考えられてきたが、ネオブラストが存在しないミサカヒメミミズでも後部再生が起こることから、後部再生に関わる細胞源について再確認を行う。1-3)長くなると自切するメカニズム: 物質勾配のシミュレーションと分析に関しては、自切抑制物質候補である神経ペプチドについて、抗体および分子分析を用いてその分布と動態を検討する。2-1) 有性生殖誘導物質/抑制物質の実体 低密度飼育の効果と個体数範囲 については、ミサカヒメミミズの凍結乾燥品中の有性化促進物質について、分子実体を解明する。2-2) 生殖巣の起源と発生/再生による位置移動に関しては、生殖幹細胞およびそれを受け入れる生殖巣を形成する細胞の起源について、細胞マーキングや遺伝子マーカー等を使って解析する。2-3)自家受精の有無と有性生殖の意義に関しては、平成29年度に分離したヤマトヒメミミズのクローン間のゲノムを比較し、無性生殖を行うヤマトヒメミミズは真に均一なゲノム配列を持つかどうかについて検討する。
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| Causes of Carryover |
値引きによる余剰金5円 次年度の経費に加えて使用する。消耗品（薬品等）の使用経費に追加する。
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