2018 Fiscal Year Annual Research Report
水玉模様のサイズはどのように決まるのか？ゲノム編集を用いた発生遺伝学的アプローチ
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18J20452
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
福冨 雄一 北海道大学, 環境科学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | RNA-seq / 模様 / ゲノム編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
模様形成メカニズムを解明すると動物の模様の多様なパターンがどのように進化してきたかを説明できるのではないだろうか。そのメカニズムとしてモルフォゲン(発生の際に拡散によって体のパターンを形成する因子)によって模様のパターンが形成されることが想定されてきた。拡散し得る模様形成因子としてミズタマショウジョウバエで初めてモルフォゲンであるWinglessが同定され(Werner et al. 2010)、水玉模様のサイズはWinglessの長距離の拡散によって決まると想定された。しかし、全く拡散しないWinglessをコードする遺伝子を持ち、野生型のwingless遺伝子をゲノム中に持たないキイロショウジョウバエの体のパターンが正常だった(Alexandre et al. 2014)ことから、Winglessの長距離の拡散によるパターン形成の存在自体が疑問視され始めた。では、本当のところは水玉模様のサイズがどのように決定されているのだろうか。本研究ではこの問いの解決をゴールとしている。その過程として、「模様の形成に関与する、wingless遺伝子の下流の因子を同定」と、「模様の形成にWinglessの拡散が必要かどうかの検証」が必要である。
前者については、トランスクリプトーム解析を用いることで、転写因子、シグナルリガンドや、メラニン合成に関与する遺伝子が模様のパターン状に発現していることを明らかにした。
後者については、検証のために必要なプラスミドの作成に成功した。CRISPR-Cas9システムを用いてwingless遺伝子をノックアウトし、拡散しないNRT-wgをゲノム中に挿入することで検証は行われる。それを行うためにまず、相同組み替えでattPサイトをゲノム中に挿入、次にNRT-wgを挿入する。昨年度は、attPサイトを挿入するためのプラスミドをクローニングすることに成功した。
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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
本研究の研究計画としては、1年目の平成30年度では、「模様の形成に関与する、wingless遺伝子の下流の因子を同定」の一環としてのWinglessシグナル直下流因子の同定を目的としていたが、現時点ではwingless遺伝子の下流の転写因子と思われる候補を発見したにとどまっている。しかし、それと並行して、2年目に行う予定であった実験に着手することに成功している。2年目は「模様の形成にWinglessタンパク質の拡散が必要かどうかの検証」を予定しており、平成30年度末からの着手開始に成功している。これらの理由から、現在までの進捗状況としておおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
Winglessシグナル直下流因子の発現範囲の解析とNRT-Wgを持つ系統の作成を中心に行う。前者については、現時点ではすでに候補の検討がついている。本年度はまず、この遺伝子がwingless遺伝子によってコントロールされていることを検証する。具体的には、異所的にwingless遺伝子を発現する系統と野生型の系統があり、それらを用いたトランスクリプトーム解析を行う。その後、その因子が直下流の因子であるかどうかをエンハンサーの同定を伴って検証する。そして、その因子のエンハンサーをGFPと繋ぎ、ミズタマショウジョウバエに導入してGFPの発現範囲を解析する。後者については、NRT-Wg遺伝子を持つ系統の作成を行う。CRISPR-Cas9システムによるゲノム編集を用いて野生型のwingless遺伝子がノックアウトされ、ゲノム中にNRT-Wgのみを持つ個体を作成する。2019年度では、トランスクリプトーム解析とゲノム編集が中心になる。
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Research Products
(4 results)
