2020 Fiscal Year Research-status Report
核膜孔複合体のコンポーネント間相互作用とその不和合による生殖的隔離
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20K06755
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
澤村 京一 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (90247205)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 喜博 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 教授 (90201938)
平井 和之 杏林大学, 医学部, 講師 (70597335)
石川 裕之 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (00398819)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ショウジョウバエ / 核膜孔複合体 / 種間雑種 / 遺伝的不和合 / 生殖的隔離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核膜孔複合体を構成する約30種類のヌクレオポリンのうちNup107-160サブ複合体はELYSタンパク質によって核膜へとリクルートされる。これまでわれわれはキイロショウジョウバエにおけるElys遺伝子の母性効果について研究してきた。野生型雌が産んだ受精卵では第1回有糸分裂は精子と卵に由来する2つの核が並列した2つの紡錘体を形成しその後融合するが、Elys機能欠損変異体が産んだ卵（①）ではこれら2つの紡錘体が並列前に融合してしまい（融合型の分裂異常）、Elys高発現個体が産んだ卵（②）では逆に2つの紡錘体が解離したままになっていた（解離型の分裂異常）。そのため①②ともに、受精卵は第1回有糸分裂の中期に致死となった。
本年度は、キイロショウジョウバエのElys遺伝子に加えて、近縁種オナジショウジョウバエのElys遺伝子をクローニングし、キイロショウジョウバエゲノムの同じ位置（attP2サイト）に挿入した。その上でmaternal Tubulin-Gal4やnanos-Gal4系統との交配によって、これらの挿入遺伝子を強制発現させた（Gal4/UASシステム）。その結果、オナジショウジョウバエのElys遺伝子はキイロショウジョウバエのElys機能欠損による母性効果致死を救済できることが分かった。しかし、Elys遺伝子の高発現による効果は種間で異なり、オナジショウジョウバエのElys遺伝子はより少ない発現量でも解離型の分裂異常を引き起こした。このようにElys遺伝子の機能は種間である程度保存されているが、有糸分裂に対する影響は種間で異なっていると考えられる。
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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
遺伝子のクローニングとインジェクションに成功し、研究に必要な系統は確立できた。また、ストックセンター等から取り寄せたGal4系統との交配によって、Gal4/UASシステムが正常に作動することが確認できた。研究対象となる一連の遺伝子型個体を作製し、十分な数の受精卵を収集・固定することができた。これらの一部は抗体染色等を施し、共焦点レーザ顕微鏡で観察することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでDNAや紡錘体、中心体の可視化は問題なく実施できたが、特に重要なのはELYSタンパク質の細胞内での分布である。今後は新規作製したELYS抗体を利用するなどして、より詳細に受精卵の第1有糸分裂を観察する予定である。ELYSタンパク質は核膜に存在しているが、核膜が崩壊する分裂時にはどのような細胞内分布をしているのであろうか？先行研究によるNup107-160サブ複合体の分布から、動原体や紡錘体など特定の場所に局在していることが予想される。そこで、まずは野生型の雌が産んだ卵でこれを確認する。さらに、前述の①に見られる融合型の分裂異常や②に見られる解離型の分裂異常において、ELYSタンパク質の分布にどのような相違が見られるかを調査する。さらにキイロショウジョウバエとオナジショウジョウバエのELYSタンパク質に機能の違いが予想されるため、種間での分布の相違についても検討する。
一方、受精卵の第1有糸分裂において融合型の分裂異常が見られるか、解離型の分裂異常が見られるかは、ELYSの相対量によって決まるのではないかという仮説をわれわれは立てている。これを検証するために、各遺伝子型の卵内におけるElysの発現量を定量RT-PCRによって調査する。maternal Tubulin-Gal4がドライブした場合に、誘導なしに比べてElysの発現量が大きく上昇することは確認できた。今後は分裂異常への影響がより小さいnanos-Gal4でドライブした場合にElysの発現量がどの程度上昇しているか調査する。さらに、遺伝子導入したキイロショウジョウバエのElysとオナジショウジョウバエのElysとの間で発現量に違いがないか検討する。
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| Causes of Carryover |
交配実験に必須の機器であるインキュベータが故障したため、その修理費の一部を前倒し申請した。しかし、実際には消耗品費等を節約することで、ほぼ当初の予算通りに支出を抑えることができた。この前倒し申請した分が翌年度繰り越しとなるため、当初の計画通りに研究を進める。ショウジョウバエ系統維持に必要な人件費（24万円）、学会発表のための旅費（26万円）、論文執筆のための英文校閲等（25万円）を計上しており、それ以外は消耗品費として使用の予定である。
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Research Products
(3 results)
