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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Germline genome integrity maintained by small RNA-mediated chromatin regulation

Research Project

Project/Area Number 18H02421
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

岩崎 由香  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (80612647)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords小分子RNA / トランスポゾン / RNAサイレンシング / 不妊 / 生殖組織 / 卵巣
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、PIWI-piRNAによるトランスポゾンの抑制がいかに生殖組織の発生不全や不妊といった重大な表現型をもたらすのか?という疑問に焦点をあてて研究を進めてきた。これまでショウジョウバエ卵巣およびショウジョウバエ卵巣由来の培養細胞(Ovarian Somatic Cell; OSC)をモデルとして用いて、詳細な分子メカニズムの解析を進めてきた。このなかで重要な疑問として、ショウジョウバエで観察される不妊の表現型が哺乳類でも保存されるか?が挙げられる。本年度は、この疑問を解明すべく、哺乳類の新たなモデル生物としてハムスターを用いた解析を中心に進めてきた。これまでの先行研究では、主にマウスをモデル生物とした研究が行われており、その研究成果から、哺乳類卵巣においてPIWIタンパク質やpiRNAの発現は非常に低く、PIWIタンパク質を欠損した個体においても不妊の表現型は確認されないとされてきた。しかしながら、マウス以外の哺乳動物の卵巣ではPIWIタンパク質とpiRNAの発現が確認できるということが明らかになったことから、ハムスターを非マウスモデル動物としてノックアウト個体を作成した結果、不妊の表現型が確認された。この原因を解明すべく、PIWIタンパク質の変異個体を用いたsmall RNA-seq, RNA-seq, methyl-seq解析を行った結果、哺乳類卵巣においてもpiRNAはトランスポゾンを標的として発現制御を行なっていることが明らかとなった。このことから、卵巣におけるpiRNAの機能はショウジョウバエのみならず哺乳類においても保存されていることが解明された。これらの結果を受けて、ショウジョウバエで得られた卵巣におけるpiRNA機能不全が引き起こす不妊メカニズムの知見を基盤として、今後哺乳類を用いた解析を進めていきたい。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Hamster PIWI proteins bind to piRNAs with stage-specific size variations during oocyte maturation2021

    • Author(s)
      Ishino Kyoko、Hasuwa Hidetoshi、Yoshimura Jun、Iwasaki Yuka W、Nishihara Hidenori、Seki Naomi M、Hirano Takamasa、Tsuchiya Marie、Ishizaki Hinako、Masuda Harumi、Kuramoto Tae、Saito Kuniaki、Sakakibara Yasubumi、Toyoda Atsushi、Itoh Takehiko、Siomi Mikiko C、Morishita Shinichi、Siomi Haruhiko
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 49 Pages: 2700~2720

    • DOI

      10.1093/nar/gkab059

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Production of functional oocytes requires maternally expressed PIWI genes and piRNAs in golden hamsters2021

    • Author(s)
      Hasuwa Hidetoshi、Iwasaki Yuka W.、Wan Kin Au Yeung、Ishino Kyoko、Masuda Harumi、Sasaki Hiroyuki、Siomi Haruhiko
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1101/2021.01.27.428354

    • Open Access
  • [Presentation] Piwi-piRNA mediated silencing induces step-wise nuclear architectural changes2021

    • Author(s)
      Yuka W. Iwasaki
    • Organizer
      JSDB/APDBN Symposium, Virtual conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nuclear architectural changes during the establishment of Piwi-piRNA mediated silencing2020

    • Author(s)
      Yuka W. Iwasaki
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
    • Invited
  • [Presentation] Regulation of non-coding genome: Transposable element silencing by PIWI-piRNAs2020

    • Author(s)
      Yuka W. Iwasaki
    • Organizer
      ASMI BioInfo Summer 2020
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2021-12-27  

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