2021 Fiscal Year Annual Research Report

Small RNA pathway analysis on C. elegans and the relatives

Research Project

Project/Area Number	19H03212
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	菊地泰生東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (20353659)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	平形樹生東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40844791)
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TEの転移はゲノムの損傷など有害な影響も持つため、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	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、卵からsmall RNA ライブラリーを作成し、small RNAseq解析を行った。各ステージでのsmall RNAseqリードを種類 (miRNA, siRNA, piRNA, rRNA, tRNA)と長さによって分類したところ、C. inopinataはC. elegansと類似した種構成と発現時期をもっているものの、C. inopinataにはC. elegansのErgo-1 pathwayで生成される26G siRNAがオス成虫で欠失していることが判明した。一方で、C. elegansにはない長さのsiRNAを産出していることが明らかとなり、これがErgo-1 26G RNAに代わる役割を持っている可能性が示唆された。
Strategy for Future Research Activity	各Small RNA(miRNA, siRNA, piRNA)についてターゲットゲノム領域や遺伝子を同定し、 C. inopinata―C. elegans間での比較をおこなう C. inopinata特異的Argonautの抗体を作成し、associateするSmall RNAを同定する。さらに、26G siRNA ergo-1の欠失を補完するpathwayの探索を行う。