Small RNA pathway analysis on C. elegans and the relatives

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03212
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 菊地 泰生 宮崎大学, 医学部, 准教授 (20353659)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塩見 美喜子 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (20322745) [Withdrawn] ; 佐藤 薫 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20548507)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ゲノム構造進化 / トランスポゾン / C. elegans / 姉妹種

Outline of Annual Research Achievements

トランスポゾンは生物進化を助長する一方で、トランスポゾンの転移活性はゲノム損傷ひいては致死を引き起こすため、真核生物はSmall RNAによるRNAサイレンシング機構を駆使してトランスポゾンを抑制する。近年発見されたC. elegansの姉妹種C. inopinataは、C. elegansの約2倍の体サイズをもち、C. elegansとは大きく異なる生殖様式や生態を有している。C. elegansとのゲノム比較により、C. inopinataのゲノムにはトランスポゾンが特徴的に多く存在し、さらに、C. inopinataはSmall RNAを制御するergo-1パスウェイが欠失していることが分かった。本研究では、C. elegans-C. inopinata比較解析系を用いて、トランスポゾンによるゲノムの構造進化、さらにそれを制御するsmall RNA機構を明らかにすることをゴールとし、以下の研究方法により、生物情報学と生化学、遺伝学的解析を行う。
・C. inopinataの発達ステージごとのsmall RNA発現解析
・C. inopinataのArgonauteのインタラクトーム解析
・野外分離株を用いたC. inopinataのゲノム進化解析
以上により、C. inopinataにおける、small RNA パスウェイとsmall RNAによるトランスポゾン制御機構を理解し、C. elegansとの比較により進化学的理解を得る。さらに、野生採取株のゲノム解析により、C. inopinataにおけるトランスポゾンによるゲノム進化の現状を明らかにする。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

C. inopinataおよびC. elegansのメス成虫、オス成虫、卵を分離し、small RNA ライブラリーを作成した。Small RNAライブラリーのMiSeqによるシーケンシングを行い、C. inopinataおよびC. elegans、それぞれのステージごとのsmall RNAリードを取得した。複数のツールの組み合わせにより、Small RNAリードの同定を行い、各ステージでのsmall RNA species (miRNA, siRNA, piRNA, rRNA, tRNA等)と長さによる分類をおこなった。C. inopinataおよびC. elegans の比較をおこなったところ、Ergo-1 pathwayで生成される26G siRNAがC. inopinataオス成虫で欠失していることが明らかとなった。

Strategy for Future Research Activity

今後はこれまでの結果に基づき以下の解析を実施する
・C. inopinataおよびC. elegansのメス成虫、オス成虫、卵でのsmall RNAプロファイルを詳細に検討し、C. inopinataにユニークな欠損および増加のあるsmall RNA speciesを明らかにする。
・miRNA, siRNA, piRNAについてターゲット遺伝子を同定し、 C. inopinata―C. elegans間での比較をおこなう
・C. inopinataの26G siRNA ergo-1パスウェイの欠失を補完する新規Argonautの探索を行う。