Elucidation of the function of novel gene that shows photoperiodic responsiveness

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15840
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Nakayama Tomoya 名古屋大学, 高等研究院(農), 特任助教 (30866661)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 季節適応 / 光周性 / メダカ

Outline of Final Research Achievements

The phenomenon in which organisms change their physiological functions and behavior in response to changes in day length is known as photoperiodism. To elucidate the molecular mechanism of photoperiodism, we performed a comprehensive gene expression analysis using time series of brain samples and discovered a new gene of unknown function (hereafter referred to as "gene X") that exhibits a distinct photoperiod response. Histological and single-cell analyses revealed that gene X is specifically expressed in pituitary cells, which are distinct from the well-known hormone-producing cells. In addition, knockout medaka were generated using genome editing technology and RNA-seq analysis revealed that 433 genes are regulated by gene X.

Free Research Field

動物生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光周性は、脊椎動物に限らず、昆虫や植物においても観察され、繁殖や渡り、開花など様々な生命現象において観察される。これらの事実は、光周性が進化上重要な性質であることを強く示唆しているが、光周性の分子機構は完全には明らかとなっていない。本研究では、先行研究において見出した機能未知な遺伝子に着目し、その解析を進めることで、遺伝子Xの特徴を明らかにすることができた。遺伝子Xは多くの脊椎動物で保存されているにも関わらず、その機能が明らかとなっていないため、今後、これらの知見をもとに研究を進めることで、遺伝子Xの機能の解明、さらには動物の季節適応機構の理解がさらに深まることが期待される。