2015 Fiscal Year Research-status Report
繊毛虫における有性生殖開始機構・性決定および性成熟機構の解明へ向けた網羅的解析
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26440126
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| Research Institution | Nara Women's University |
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Principal Investigator |
杉浦 真由美 奈良女子大学, 自然科学系, 助教 (60397841)
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| Project Period (FY) |
2014-02-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 繊毛虫 / 接合 / 接合型 / 性成熟 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原生生物繊毛虫の有性生殖開始機構、性決定および性成熟機構の解明を目指して、前年度までに得られた結果を元に、さらに発展させた研究を行った。
１．子孫株の性成熟過程における性（接合型）の発現パターンの解析
繊毛虫ブレファリズマは、I型とII型の二種類の接合型をもつ。有性生殖である接合を正常に完了した個体（子孫）は性的に未熟な状態にあり、その後無性生殖（二分裂）を繰り返すことによって発生段階（性成熟過程）を進行させる。昨年度までに、交配実験によって性的未熟期が確認された子孫株を7株樹立した。平成27年度は、これらの子孫株を長期的に継代培養し、分裂に伴う性成熟過程と接合型の発現パターンを詳細に調べた。その結果、子孫株は未熟期から成熟期に入る初期段階には優先的に接合型I型を発現し、その後分裂回数が進むとII型を発現する細胞が現れ、さらに分裂回数が進むとクローン内のほとんどの細胞がII型となっていた。このように、ブレファリズマは性成熟過程において複雑かつ不安定な接合型発現パターンを示すことがわかった。
２．性成熟度および接合型の異なる個体における網羅的遺伝子発現解析
「性成熟」や「接合型発現」、「接合誘導」に関与する因子の候補遺伝子を得るため、前年度までに、性的未熟期細胞と成熟期にあるI型細胞、II型細胞からRNAを抽出し、次世代シーケンサーを用いてde novo RNA-seq解析を行った。平成27年度は、得られたデータを元に、未熟期細胞と成熟期細胞（I型およびII型）における各コンティグ（転写産物に相当）の発現量を比較し、その発現パターンを元に全データを整理した。そして性成熟度や接合型の違いを反映したブレファリズマのトランスクリプトームのデータセットを構築することに成功した。さらに、構築したデータセットの中から、「接合誘導」や「接合型」に関与している可能性が高い候補遺伝子を複数同定した。
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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
交付申請書に記載した研究目的「原生生物繊毛虫の性決定と有性生殖を制御している分子機構の解明」を目指して、平成27年度までに「ブレファリズマにおける子孫株の樹立と性成熟過程の解析」、および「性的未熟期細胞と成熟期細胞における網羅的遺伝子発現解析」を計画通りに行い、完了した。本研究成果を元に、これまでに「接合誘導」や「接合型」、「性成熟」に関与している可能性が高い候補遺伝子を複数同定しており、当初の計画以上の成果が得られ、研究が大きく進展した。本研究では「接合型特異的な遺伝子発現制御の解析」も計画しているが、これまでに完了した網羅的遺伝子発現解析によって、接合型特異的な発現を示す遺伝子群（I型特異的、II 型特異的）を明らかにした。
以上のように、当初予定していた研究計画を確実に進めながら、本研究によって得られた成果を元にさらに発展的な研究を進めており、本研究は順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、平成27年度までに行った「性的未熟期細胞と成熟期細胞における網羅的遺伝子発現解析」の成果を元に発展させた以下の研究課題に取り組む。未熟期または成熟期のI型細胞、成熟期のII型細胞に特異的な発現を示している可能性がある遺伝子群の中から、交配フェロモンの受容体や交配フェロモン生合成酵素など、「接合誘導」や「接合型」に関連した重要な遺伝子を絞り込み、各候補遺伝子の発現解析や機能解析を行う。
また、ブレファリズマにおける「接合型特異的な遺伝子発現制御の解析」を目的として、「異なる接合型間のヒストン修飾レベルの比較」に取り組み、「接合型特異的発現を示す遺伝子領域におけるヒストン修飾の変動パターンの解析」を試みる。これまでに、複数のブレファリズマ細胞株の接合型の判定を行い、I 型またはII 型を発現していることを確認し、ブレファリズマ属4種についてI 型またはII 型細胞のサンプリングを行った。今後、アセチル化、メチル化を中心に様々なヒストン修飾抗体を用いてヒストン修飾レベルを検出し、接合型の違いとヒストン修飾の間に関連が見られるかを調べる。さらに、接合型の違いとヒストン修飾の間に関連が見られた場合は、本研究で行った網羅的遺伝子発現解析によって明らかとなった接合型特異的発現を示す遺伝子群の各遺伝子領域において、対象となったヒストン修飾レベルを検出する。最終的に、I 型特異的発現を示す遺伝子群とII 型特異的発現を示す遺伝子群との間で各ヒストン修飾レベルを比較し、接合型特異的な遺伝子発現へのヒストン修飾を介したエピジェネティクス制御の関与の可能性を検討する。
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| Causes of Carryover |
次世代シーケンスを用いた網羅的遺伝子発現解析を研究計画どおりに達成した結果、当初予想していた以上の興味深い成果が得られ、研究が大きく進展した。そのため、平成27年度は当初予定していた研究計画の準備を進めながら、本研究によってこれまでに得られた成果を元にさらに発展的な研究を優先的に進めた。このような理由から、研究計画に記載していた年次計画を若干変更したために次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は、平成28年度分として請求した助成金と合わせて、当初の予定通り、消耗品の購入や成果発表のための旅費等に使用する。
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