Construction of artificial chromosomes using silkworm chromosomes with holocentric kinetochores

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05617
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39050:Insect science-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Mon Hiroaki 九州大学, 農学研究院, 准教授 (30616412)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: カイコ / 分散型動原体 / テロメア

Outline of Final Research Achievements

Artificial chromosomes enable the insertion of long DNA into cells without harming the host chromosomes, ensuring stable inheritance of genetic material. The silkworm, with its dispersed centromere type chromosomes, presents a promising opportunity for artificial chromosome applications. This study aims to establish a foundation for creating artificial chromosomes that can be stably maintained in silkworm cultured cells. Using the Golden gate method, we have developed a technical platform for manipulating long circular DNA, including the silkworm genome and developed ectopic localization techniques of centromere proteins Cenp-T and Cenp-N on these long DNAs. Additionally, we analyzed the telomere maintenance mechanism in silkworms and identified related genes. These advancements lay the groundwork for constructing artificial chromosomes in silkworms, contributing to future developments in genetic modification technologies.

Free Research Field

昆虫分子細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

動原体による染色体分配、および、テロメアの維持は、生物が生命を維持するために不可欠なシステムである。本研究は、カイコにおけるこれらの分子装置の理解と、それに基づく人工染色体の基盤構築を目的とした。本研究により、長鎖環状DNAの構築、および、遺伝子発現技術を確立することができ、今後のカイコ染色体研究の足がかりになると考えている。また、カイコにおける人工染色体技術は、昆虫工場として利用されるタンパク質発現系の高付加価値化（糖鎖修飾など）、および、高栄養価タンパク質源として利用される昆虫の遺伝子経路改変への応用も期待される。