2018 Fiscal Year Research-status Report
線虫近縁種間のゲノム比較およびゲノム改変による遺伝子回路リワイヤリング過程の解明
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17KT0013
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
杉本 亜砂子 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (80281715)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊地 泰生 宮崎大学, 医学部, 准教授 (20353659)
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| Project Period (FY) |
2017-07-18 – 2020-03-31
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| Keywords | C. elegans / 遺伝子 / 遺伝子回路 / rewiring |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 細胞極性確立回路のリワイヤリング： H29年度に引き続き、C. elegansとP. pacificusの初期胚における細胞極性確立および非対称分裂の比較解析を行った。P. pacificus受精卵では後極側細胞表層に一過的に形成されるアクチン集積点方向に一方の紡錘体極が移動するという現象を発見したが、アクチン重合阻害剤サイトカラシンD処理でこの現象が阻害されることが示された。すなわち、アクチン集積点が紡錘体極の後極への移動に必須であることが示唆された。また、遺伝子回路の人工的リワイヤリングに向けた準備として、P. pacificusにおける遺伝子銃法の改良およびCRISPR/Cas9法の確立を行った。また、C. elegansの姉妹種C. inopinata（旧名C. sp. 34）の遺伝子銃法による遺伝子挿入技術も確立した。
2) 生殖顆粒形成回路のリワイヤリング：H29年度に引き続き、C. elegansとP. pacificusの生殖顆粒形成機構の比較解析を行った。C. elegansの生殖顆粒形成に必須なPGLタンパク質はP. pacificusには存在しないが、Vasaホモログ（GLH）が複数存在する。その一つPp-GLH-1をGFP標識しライブイメージング解析を詳細に行った結果、Pp-GLH-1はC. elegansの生殖顆粒と類似した細胞内動態を示したが、そのサイズや核周辺への集積時期などに違いも見出された。C. elegans PGLタンパク質のP. pacificusにおける強制発現、Pp-GLH-1の遺伝子機能破壊株のCRISPR/Cas9法による作製、免疫沈降によるP. pacificus生殖顆粒構成因子の網羅的同定の準備をすすめている。
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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
C. elegansとP. pacificusの細胞極性確立および生殖顆粒形成に関する遺伝子回路の比較解析は順調に進んでおり、その相違点が明らかになってきた。遺伝子回路リワイヤリング実験のためのP. pacificusおよびC. inopinata（旧名C. sp. 34）の遺伝子操作技術（遺伝子銃法）も確立しつつあるが、さらなる効率改良を進めている。生殖顆粒形成に関しては、ゲノム配列比較のみではその違いを明らかにすることが困難であるため、免疫沈降による生殖顆粒構成因子の網羅的同定も実施することとし、その準備を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 細胞極性確立回路のリワイヤリング： P. pacificusi初期胚で見出されたアクチン集積点が紡錘体極を牽引する新規メカニズムの解明のために、ミオシンやダイニンをGFP標識し、細胞内動態解析を行う。また、遺伝子操作（たとえばP. pacificusへのC. elegans par-2遺伝子導入）による遺伝子回路改変リワイヤリングを試みる。
2) 生殖顆粒形成回路のリワイヤリング： C. elegan PGLタンパク質をP. pacificusで強制発現させ、生殖顆粒に取り込まれるか、生殖顆粒の動態に影響を及ぼすか等について解析する。P. pacificusにおいてGLHタンパク質群の変異体を作成し、生殖顆粒形成への影響を調べる。P. pacificusの生殖顆粒構成因子を免疫沈降により網羅的に同定する。これらの解析により、生殖顆粒形成機構の普遍性と多様性、その進化プロセスについて明らかにする。
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| Causes of Carryover |
遺伝子操作技術の確立が当初の予定より遅れたため、C. inopinataとP. pacificusにおける細胞極性および生殖顆粒形成に関する遺伝子群の遺伝子操作・異種発現を次年度に実施することとした。
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[Journal Article] Biology and genome of a newly discovered sibling species of Caenorhabditis elegans2018
Author(s)
Kanzaki N, Tsai IJ, Tanaka R, Hunt VL, Liu D, Tsuyama K, Maeda Y, Namai S, Kumagai R, Tracey A, Holroyd N, Doyle SR, Woodruff GC, Murase K, Kitazume H, Chai C, Akagi A, Panda O, Ke HM, Schroeder FC, Wang J, Berriman M, Sternberg PW, Sugimoto A, Kikuchi T.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 9
Pages: 3216
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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