2019 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of non-coding RNAs involving sex determinaton in bird
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18K19317
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
黒岩 麻里 北海道大学, 理学研究院, 教授 (20372261)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水島 秀成 北海道大学, 理学研究院, 助教 (20515382)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | ウズラ / z染色体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鳥類はZZ型でオス、ZW型でメスとなる。古くからW染色体上に性決定因子があると考えられているが、未だ同定にいたっていない。その理由として、タンパク質をコードした遺伝子ではなく、W染色体上のnon-coding RNA (ncRNA) が性決定に関与しているからではないかと着想した。そこで本研究は、鳥類の性決定メカニズムを明らかにすることを目的として、性決定に働くW染色体上のncRNAを同定し、ゲノム編集によるノックアウトおよびノックインによる過剰発現を行い、機能解明を目指す。鳥類の性決定は、家禽産業に直結する重要な生命現象であり。その分子メカニズムを解明することは、当該分野の命題である。しかし、ニワトリの遺伝子導入やゲノム編集実験は長い時間を要し、解析が極めて困難である。そこで、これらの難題を克服すべく、繁殖周期の短いニホンウズラ（以下、ウズラ）を用いた研究を計画し、鳥類では困難とされている機能解析を実現する。
本研究では、性分化初期の5つの発生ステージにおける雌雄の生殖腺において、7種類の性分化関連遺伝子の発現様式を確認することで、ウズラの性決定時期がHH26以前であることを推定した。さらに、RNA-seq解析により、ZW型のメスのみで発現しており、さらに性決定直後のHH-26-28胚に転写量が多いものを、情報解析により選定した。その結果、74種類の転写産物を得た。このうち、タンパク質をコードした遺伝子を24種類、ncRNAを8種類確認した。さらに、このうち少なくとも4種類のncRNA配列とは4種類のタンパク質をコードした遺伝子は、W染色体上に存在することを確認した。
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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
5つの発生ステージ (HH27, 29, 31, 34, 38) における雌雄の生殖腺において、7種類の性分化関連遺伝子 (DMRT1, SOX9, AMH, HEMGN, FOXL2, CYP19A1, NR5A1) の発現様式を確認し、性決定時期をHH26以前であることを推定した。さらに、性決定直後のHH26-28胚と、性分化が進行したHH30-32胚の生殖腺を雌雄ごとにサンプリングし、RNAを抽出してRNA-seq解析を行った。得られた転写産物のうち、ZW型のメスのみで発現しており、さらに性決定直後のHH-26-28胚に転写量が多いものを、情報解析により選定した。その結果、74種類の転写産物を得た。このうち、タンパク質をコードした遺伝子を24種類、ncRNAを8種類確認した。さらに、このうち少なくとも4種類のncRNA配列とは4種類のタンパク質をコードした遺伝子は、W染色体上に存在することを確認した。そこで、4種類のncRNAの配列を決定し、発現解析を行った。また4種類のタンパク質をコードした遺伝子については、ZアレルとWアレルをもつため、それぞれの遺伝子について両アレルの配列を決定し、発現解析を行った。また、1種類の遺伝子について、CRIPR/Cas9の系を用いたノックアウトを行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では、ウズラ有精卵を孵卵させ、胚の生殖腺を得て実験を行う計画である。昨年秋頃までは順調に進んでいたが
、冬季に入り気温の低下の影響で有精卵の孵化率が減少し、想定以上に研究材料を得るのに時間がかかった。従って、
春季より精力的にサンプリングを行い、不足しているサンプル数を補う計画である。また、現在までに得られた候補遺伝子のうち、1種類のみでノックアウトウズラを作成することができた。今後は、ncRNA配列およびタンパク質をコードする遺伝子配列、全ての候補配列についてノックアウトを試みる。
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| Causes of Carryover |
本研究課題では、ウズラ有精卵を孵卵させ、胚の生殖腺を得て実験を行う計画である。秋頃までは順調に進んでいたが
、冬季に入り気温の低下の影響で有精卵の孵化率が減少し、想定以上に研究材料を得るのに時間がかかった。従って、
実験計画を延長せざるを得なくなった。今年度は、気温が上昇する春季よりサンプリングを行い、不足分を補い実験を進める計画である。
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Research Products
(2 results)
