2018 Fiscal Year Research-status Report
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17K07471
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
竹内 栄 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (20226989)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 羽形成 / メラノコルチン系 / 甲状腺ホルモン系 / エストロゲン / プロラクチン / メラノサイト / 性差 / 遅羽遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鳥類の羽は哺乳類の毛と同様に，ケラチンを産生・蓄積した表皮細胞の死細胞で構成された皮膚付属器である。ニワトリでは，鞍部に生じる羽（鞍羽）に顕著な性差が見られ，雌では褐色（ユーメラニン色）を呈する丸型の覆羽であるのに対し，雄の羽は光沢のある赤褐色（フェオメラニン色）の尖形飾り羽であり，その先端部には小羽枝を欠くフリンジ構造がみられる。本研究はこの鞍羽をモデル系として用い，皮膚付属器の性差形成の分子機構の解明を目的とした。
本研究のこれまでの研究により，雌雄共通なデフォルトとしての雄型羽形成には， DIO3とASIPの高発現が関与し，雌型羽はエストロゲンがこれらの発現を抑制することで形成されること，雄鞍羽形成時に想定される活性型甲状腺ホルモン（TH）の局所的濃度低下をTHの皮下投与により打ち消すと，小羽枝形成とユーメラニン形成が促進されて黒色の羽板をもつ羽が形成されること，この羽色変化がメラノサイトの産生メラニンタイプのスイッチングによるものではなく，異なる2種類のメラノサイトの分化によって起こる可能性が示唆されている。
平成30年度は鳥類メラノサイトと哺乳類メラノサイトを比較するため，ニワトリメラノサイトの単離培養を試みた。また，THは古くから換羽の誘導や羽伸長の促進に働くことが知られているが，その作用機序は分かっていない。上記の性差発現と羽形成との関連を明らかにするため，養鶏で広く利用されている遅羽遺伝子の解析を試みた。その結果，メラノサイトの単離培養については，ユーメラニン産生メラノサイトの単離培養に成功した。次年度RNA-seq解析をおこなう予定である。一方，遅羽遺伝子については，プロラクチンシグナル系が羽成長を制御する可能性が示唆された。エストロゲンやプロラクチンが羽包内の甲状腺ホルモン濃度を制御することで，羽の伸長や形態を制御している可能性が考えられた。
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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
メラノサイトの培養については，当初は遺伝的にユーメラニンのみを産生する品種と，フェオメラニンのみを産生する品種からのメラノサイトの単離培養を試みた。さまざまな因子を培地に添加したが，前者については増殖活性を示すメラノサイトが得られたが，後者については得られていない。哺乳類においても，ユーメラニン産生はメラノサイトの増殖や分化を誘導する因子により促進され，フェオメラニン産生は，それらの働きを抑制する因子により促進される。同様な性質が鳥類のメラノサイトにも備わっているのかもしれない。いずれにしても両メラノサイトが揃わなかった点については，進展が遅れていると言える。一方で，遅羽遺伝子の解析については，遅羽遺伝子に含有される融合遺伝子の働きについての解析が進み，遅羽という現象がプロラクチンシグナルの量の低下に起因する可能性を初めて示唆することができた。換羽や羽形成においてプロラクチンとTHは類似な働きがあることが古くから指摘されていたが，その詳細は不明であった。本研究の成果は，羽包内のTH濃度をプロラクチンが調節することで羽形成を制御し，エストロゲンが調節することで雌雄差形成を制御するといった，複数のホルモン系のクロストークを強く示唆する。このような概念の創出につながったことなどを総合的に判断し，当初の計画以上に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では，ニワトリ鞍羽の雌雄差で対象とする羽色の発現については，従来の仮説である羽包メラノサイトによるメラニン合成のスイッチングを前提としていた。しかし，上述のように鳥類の羽包メラノサイトは産生するメラニンタイプを変えるスイッチングは行えず，ユーメラニンとフェオメラニンは，それぞれ異なるメラノサイトによって産生される可能性が示唆された。この違いは極めて大きく，本研究課題の基盤となるところであるため，平成31年度はまず，単離培養が可能となったニワトリメラノサイトに発現する遺伝子をRNA-seqによって網羅的に解析し，哺乳類メラノサイトとの類似性と相違性を明らかとする。また，ニワトリASIPを培養系で産生させて精製し，このASIPまたはメラノコルチンを神経冠細胞に作用させることで分化するメラノサイトに違いがあるのか否かを検討する。また，羽包内のTH系関連因子（DIO1,DIO2,DIO3,THR等）の発現分布と，これらの発現に及ぼす遅羽遺伝子の影響を検討する。これらを通して，羽包内のホルモン系のクロストークの実態を明らかにする。
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Research Products
(2 results)
