2020 Fiscal Year Annual Research Report
環境要因によりミジンコの性が雌雄に定位されるメカニズムの解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Spectrum of the Sex: a continuity of phenotypes between female and male |
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| Project/Area Number |
20H04923
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
加藤 泰彦 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60415932)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | オオミジンコ / 性スペクトラム / ダブルセックス遺伝子 / エピゲノム / 長鎖非コードRNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
環境要因によりオスを産むオオミジンコでは、Dsx1遺伝子の活性が減少すると性スペクトラム上の位置がオスからメスへと移動するが自然界では間性がほとんど観察されない。二値的に雌雄が産み出されるためには、メスでは Dsx1が転写後調節、エピゲノムのレベルで抑制されていることを示唆するデータを得ていた。今年度は、Dsx1 5′ UTR に結合する Shep による翻訳抑制を in vitro 翻訳システムを用いたルシフェラーゼアッセイにより明らかにした。さらに、Dsx1 5′ UTRとオーバーラップして合成される長鎖非コードRNAダパールによって、Shep依存性の翻訳抑制が解除されること、同様に Dsx1α 5′ UTR はShepの機能をキャンセルする機能を有することを見出した。これらのことから、ダパールはDsx1 5′ UTRとオーバーラップする領域を介して Shepのデコイとして機能し、それによってDsx1の発現を増加させるというモデルを提唱した。一方で、エピゲノムレベルでのDsx1遺伝子の制御メカニズムを解析するために、de novo DNAメチル化酵素DNMT3のオーソログであるDNMT3.1の変異体をCRISPR-Cas9を用いて作出した。DNMT3.1変異体に幼若ホルモンのアナログであるフェノキシカルブを曝露することでオスを誘導しその表現型を調べたが、オスのメス化は認められなかった。同様に変異体メスはオス化しないことも明らかとなり、 DNMT3.1 は性決定に関与しないことが強く示唆された。以上の結果から、オオミジンコの性スペクトラム形成の分子基盤が明らかとなった。
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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
オオミジンコで二値的に雌雄を産み出すために必要な因子として転写後制御因子 Shep を同定し、長鎖非コードRNAダパールと Shep のクロストークのモデルを提唱できただけでなく、de novo DNAメチル化酵素のオーソログであるDNMT3.1の機能解析が進展したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
Dsx1 遺伝子の転写後調節メカニズムの理解をさらに深めるために、Shepと同様にDsx1の5′ UTRに結合するRNA結合タンパク質CELF1の機能を明らかにするとともに、Dsx1遺伝子を制御するエピゲノム制御因子を探索、同定する。そして、Dsx1遺伝子発現制御における転写後制御とエピゲノム制御の関係性について検討し、オオミジンコで二値的に雌雄が産み出されるメカニズムの全体像を解明する。
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[Presentation] Functional analysis of the lncRNA interacting protein CELF2 in regulating the sex-determining gene dsx1 in Daphnia magna2021
Author(s)
Tirta, Y. K., Adachi, S., Perez, C.A.G., Nong, Q.D., Natsume, T., Kato, Y., Watanabe, H.
Organizer
第22回日本RNA学会年会
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[Presentation] Sense-overlapping lncRNA as a decoy of translational repressor protein for dimorphic gene expression2021
Author(s)
Perez, C.A.G., Adachi, S., Nong, Q.D., Adhitama, N., Natsume, T., Wada, T., Kato, Y., Watanabe, H.
Organizer
第22回日本RNA学会年会
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[Presentation] 5' UTR-overlapping lncRNA unlocks Doublesex1 translation by evicting the RNA binding protein Shep2020
Author(s)
Perez, C.A.G., Adachi, S., Nong, Q.D., Matsuura, T., Natsume, T., Kato, Y., Watanabe, H.
Organizer
第43回日本分子生物学会年会
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[Presentation] Functional analysis of lncRNA interacting protein CELF2 in regulating the sex-determining gene dsx1 in Daphnia magna2020
Author(s)
Tirta, Y. K., Adachi, S., Sumi, S., Perez, C.A.G., Nong, Q.D., Matsuura, T., Natsume, T., Kato, Y., Watanabe, H.
Organizer
第43回日本分子生物学会年会
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