2014 Fiscal Year Research-status Report
精子形成異常を示す新規線虫変異体の原因遺伝子同定と作用機序の解明
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25440002
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
牛田 千里 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (50250593)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武藤 あきら 弘前大学, 農学生命科学部, 研究員 (80034635)
姫野 俵太 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (80208785)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 受精異常 / 精子形成 / 胚発生 / 卵形成 / 減数分裂 / 核小体RNA / 線虫 / リボソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では精子形成異常を示す線虫の新規変異株MT16939について，その原因遺伝子を特定し，その遺伝子の変異がなぜ精子形成異常を引き起こすのか明らかにすることを目的とする。また，本研究開始後にMT16939が精子形成だけでなく，胚発生にも異常を示すことが明らかとなったことから，この表現型についても同時に検討することとした。MT16939は核小体低分子RNAをコードする<i>cer-2a</i>を欠失し，その両隣に位置するタンパク質遺伝子T26A8.2およびT26A8.4のそれぞれ3' UTRを欠損している。したがって，精子形成異常および胚発生異常に寄与する遺伝子変異はこの三つのいずれか，もしくは二つ以上である。平成25年度に行った実験の結果は，少なくとも精子形成異常の原因がcer-2a単独である可能性は低いことを示唆した。そこで，平成26年度はT26A8.2およびT26A8.4に着目して研究を進めることを計画した。前者はMT16939での発現が増加していることが，後者は減少していることがmRNAレベルで示されている。そこで，T26A8.4についてはこれをプロモーターと予想される領域とともにMT16939に導入して発現させ，精子形成および胚発生の回復がみられるか否か調べたが，精子形成の回復は見られなかった。一方で，T26A8.4に対するRNAi実験の結果は，MT16939と同様に精子形成の異常を示した。これら二つの相反する結果は，遺伝子導入実験においてT26A8.4の生殖細胞における発現が起きていない可能性を示す。胚発生異常についてはMT16939の精子形成が回復しなかったため解析できなかった。T26A8.2については野生株N2に導入して，T26A8.2が過剰発現している線虫を用意し，これがMT16939と同様の表現型を示すかどうか調べることとし，その準備を行った。
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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
線虫変異株MT16939の精子形成異常を引き起こす３つの候補遺伝子（T26A8.2, cer-2a, T26A8.4）のうち，平成25年度に行ったcer-2aの欠失に関する検討に加え，平成26年度はT26A8.4およびT26A8.2について検討を進めた。T26A8.4については得られた実験結果を踏まえ，新たな実験系を計画し，遂行中である。T26A8.2についても同様に計画を進めている。MT16939の精子形成異常という表現型に加え，胚発生異常といった表現型についても解析しつつあり，計画はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
T26A8.4を導入したMT16939の生殖細胞でT26A8.4が発現していることを確認する。これまでに用いた実験方法では線虫に導入される各遺伝子のコピー数を制御することが難しいので，MoSCIシステムを用いてcer-2a，T26A8.2，T26A8.4それぞれの遺伝子を導入する。また，Cas9/CRISPRによるゲノム編集技術を用いて各遺伝子の発現を抑えた変異株を作製し，精子形成や胚発生に対する影響を調べる。いずれかに異常が観察された変異株について，オミクス解析により約19,000ある線虫タンパク質遺伝子の転写産物やタンパク質の発現変化を包括的に捉える。また，精子形成異常や胚発生異常の原因遺伝子として特定した遺伝子の産物について，配列や予測される機能ドメイン，モチーフなどの特徴をもとに分子機能を解明するための実験を行う。
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| Causes of Carryover |
実験計画を多少変更したことや，当初予定よりも安価に試薬等を購入できたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験を効率的に進めるための謝金の支払いや，追加実験に必要となる試薬等の購入にあてる。
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