2018 Fiscal Year Research-status Report
哺乳類の未分化生殖腺の雄性化を制御するY染色体のエピジェネティック修飾の解明
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17K08686
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
横山 俊史 神戸大学, 農学研究科, 助教 (10380156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
星 信彦 神戸大学, 先端融合研究環, 教授 (10209223)
三木 崇範 香川大学, 医学部, 教授 (30274294)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 性分化 / 亜系統差 / B6N-YPOS / Sry / 器官培養法 / 内部標準遺伝子 / qPCR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Y染色体上に存在するSryの遺伝子修飾状況並びに性分化関連因子の発現状況について解析を行い，下記の点を明らかとしている．
C57BL/6Jにposchiavinus種由来のY染色体を導入したマウスB6J-XYPOSはSryを有するにもかかわらず，正常な精巣を形成しないが，B6N背景に置換した場合は両側に精巣を有する個体を含む性スペクトラムの表現型を呈している［Umemura et al.，2015］．すなわち，Y染色体の遺伝子発現制御に遺伝的背景差異が影響する可能性が想定されたためB6J背景に再置換すると，精巣を有する個体が出現しなくなり，B6JとB6Nの遺伝的背景の差が，Y染色体の遺伝子発現制御及び生殖腺の表現型，さらには一部遺伝子型の出現頻度に影響を及ぼすことが示唆された（論文1，発表1）．
性分化関連因子のmRNA発現解析を行っているが，既報の内部標準遺伝子の変動が認められた．そこで性分化開始初期段階から成獣に至るまでの，雌雄個体の各段階で使用可能な内部標準遺伝子の探索を行った．15本の内部標準候補の安定性について複数のアルゴリズムを組み合わせて検討した結果，胎子期から成獣までの雌雄について使用可能な内部標準遺伝子候補を選定することが出来た．加えて，実験条件により適切な内部標準遺伝子が変動することも合わせて解明し，時期特異的な内部標準遺伝子リストを選定した（論文2）．
性分化関連遺伝子の修飾状況および発現状況の解析には，発生中に多種の実験操作が可能な「器官培養法」が有用であるが，胎齢11.2日（尾体節数15）未満の性腺を用いた場合は精巣化が進行しないとされていた．適切な培養条件の探索により，性決定前（胎齢10.5日：尾体節数8）のマウス未分化XY性腺内の広範な領域に精巣化が誘導され，より幼弱な個体（尾体節数6）からの部分的な精巣化も認められた（発表2，3）．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Y染色体上の特定領域（Sry周辺領域）の解析ではなく，Y染色体全体における修飾状況の解析を目指しているため，全ゲノムでの解析を行っている．その為には次世代シークエンサーでのリード数を伸ばさざるを得ず，費用的に高額となっている．リード後のシークエンスの解析まで外注の形を取った場合，実験費用を賄いきれないため，シークエンスの過程のみ外注し，その後の解析を手で行っているため，当初想定より時間がかかっている．一方で現在解析中のデータには興味深い知見を含んでおり，データベースに登録されている既存のデータとの照合を続けることで，性分化関連因子の発現制御機構の解明に繋がるデータを提供可能である．
性分化に関連する周辺因子および下流因子の調節機序の解析については順調に進んでいる．前項で述べたように，マウス系統間の遺伝的背景の差異，すなわち遺伝子配列もしくはそのエピジェネティックな修飾状況の差異が性分化に関与することを見いだし，性分化関連因子の安定的な解析に不可欠な標準遺伝子についても最適な条件を探索済みである．
さらに，性分化関連遺伝子の発現検証に必要な器官培養系についても，従来は不可能とされていた未分化生殖腺からの精巣化誘導を可能としている．
これらを用いた遺伝子配列およびその遺伝子修飾状況等の解明を行うことで，本研究で目的とする性決定および性分化を制御するY染色体における遺伝子修飾について解析可能となる．これらの点に関しては，現在の解析を継続的に実行する．
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| Strategy for Future Research Activity |
性分化に関する知見は大きく前進し続けており，性分化関連因子の発現制御の複雑性と厳密な時空間的制御を受けることが明らかとなり，さらにマウスにおいて見出された知見がヒト疾患に関与する例も報告されている．申請者らの現段階における検討結果でも，従来性分化制御に関与すると思われた領域が神経発生に関与しており，遺伝的背景の差異が性分化関連因子の発現制御に関連することが明らかとなっている．さらに，性分化関連因子の発現状況を含む，多数の網羅的遺伝子発現解析の結果がデータベースに加えられている．
本年度はこの状況を踏まえ，胎子期の未分化生殖腺のエピジェネティックな修飾状況の解析を続ける．本年度に配分している研究予算を用いて解析試料を追加すると共に，網羅的解析の結果との照合を続ける．データベースに登録されている網羅的解析の結果の多くは，生殖腺や性分化関連因子の発現状況を直接的に示すものではないが，性分化関連因子の制御領域における転写制御因子の結合状況および遺伝子修飾の状況，生殖腺内の細胞における転写因子の結合状況，さらには性分化関連因子が結合する領域の探索時に多くの情報を提供可能である．加えて，DNA配列の立体構造と転写因子の結合状況について，計算することが可能となってきている．
加えて，昨年度まで解析してきた，生殖腺分化時における遺伝子発現状況の変化およびマウス系統間の遺伝子配列の差異の検討も続け，これらから得られたデータを修飾状況の解析に加えると共に，解析試料の追加を行う．
これらの検討を統合する事により，性分化機構におけるエピジェネティック修飾について大きな知見を得ることが可能であると考えている．
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| Causes of Carryover |
ゲノム解析の標本数を追加する必要が有ったが，本年度分の残予算では追加不能であった．最終年度に繰り越して，試料数を追加する予算に充当する予定である．
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Research Products
(5 results)
