2022 Fiscal Year Annual Research Report
ショウジョウバエ生殖細胞系列におけるX染色体数に依存した自律的な性決定機構
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20H03287
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
太田 龍馬 帝京大学, 理工学部, 講師 (00647969)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 生殖細胞系列 / 性決定 / 遺伝子量補償 / ショウジョウバエ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ショウジョウバエ始原生殖細胞(PGC)において、X染色体上の遺伝子の発現をオス(XY)とメス(XX)で等しくする遺伝子量補償が欠如しているという成果を基に、遺伝子量補償の欠如により生み出されるX染色体上の遺伝子の発現性差によって、生殖細胞系列自律的な性が決まるのかを明らかにすることである。
本年度は、まず「研究1. X染色体上の遺伝子の発現を倍加することでオスPGCがメス化するのか」を推進した。XY型PGCおいて、遺伝子量補償を担うMSL複合体を構成するすべての因子を強制発現させた結果、X染色体上の遺伝子の発現の倍加に関わるヒストンH4K16のアセチル化(H4K16ac)が誘導された。しかし、H4K16acが観察されるのは胚発生後期であり、PGCの性決定が開始する胚発生中期にはH4K16acが観察されず、XY型PGCのメス化も誘導されないことがわかった。
また、「研究2. XY型PGCにおいて遺伝子量補償の欠如を導くメカニズムの解明」も推進した。本年度は、PGCで発現の高いRNA分解に関わる因子に着目し解析を行った。その結果、nanosをPGCにおいてノックダウンすると、MSL複合体構成因子の一つであるMsl1のmRNAの発現が上昇することが明らかとなった。このことから、nanosがMsl1 mRNAを分解することが、PGCにおいて遺伝子量補償が欠如している原因の一つであることが示唆された。
さらに、「研究3. 始原生殖細胞のメス化に関与するX染色体上の遺伝子の同定」についても大きな進展があった。メス始原生殖細胞で高発現するX染色体上の遺伝子の一つであるCG1677遺伝子を性決定時期のメスPGCにおいてノックダウンすると、PGCがオス化した時に観察される表現型を示すことがわかった。これは、CG1677遺伝子がPGCのメス化に関与することを強く示唆する結果である。
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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
研究1については、未だXY型PGCの高効率でのメス化の誘導を達成できていないものの、X染色体上の遺伝子の発現倍加(遺伝子量補償の付与)およびそのメス化に必要なMSL複合体構成因子を絞り込み、さらに発現させる時期についての知見も得られた。また、研究2については、MSL複合体構成因子の一つであるMsl1の発現制御機構に関わる候補因子を同定することができた。さらに、研究3についてはPGCのメス化に関与することが強く示唆される遺伝子を同定することに成功した。以上のことから、本研究は概ね順調に進展していると判断できる。今後はこれらの成果を基に、上記の研究をさらに推進していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究1について、今年度の成果から、XY型PGCへの遺伝子量補償の付与およびそのメス化には、PGCの性決定時期にMSL複合体構成因子を発現させる必要があることが示唆された。そこで、MSL複合体構成因子を母性的に供給し、PGCの性決定時期である胚発生中期においてMSL複合体構成因子を発現させたXY型PGCを作製する。そのXY型PGC において、X染色体上の遺伝子の発現が倍加されるのかを、トランスクリプトーム解析により調べるとともに、そのXY型PGCがメス化するのかを、細胞移植法を用いて解析する。
研究2については、nanosによるMsl1 mRNAの制御機構について詳細に解析していく予定である。具体的には、Msl1 mRNAの3’非翻訳領域に存在するnanos結合配列に変異を入れたレポーターRNAを作製し、その変異の有無によって、nanosとの結合が変化するのか、さらにはレポーターRNAの分解に変化が見られるのかを生化学的な解析によって検証する。
研究3では、本年度に同定したCG1677遺伝子について、PGCの性決定に関与することがわかっている既存の遺伝子との相互作用を遺伝学的、生化学的な解析から明らかにしていく。さらに、CG1677遺伝子を強制発現したXY型PGCがメス化するのかを細胞移植法を用いて解析する。以上により、CG1677遺伝子のPGCのメス化への関与を明確にする。
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