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2011 Fiscal Year Annual Research Report

piRNAの機能解析に基づくカイコの性決定機構の解明

Publicly Offered Research

Project AreaFunctional machinery for non-coding RNAs
Project/Area Number 22115502
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

勝間 進  東京大学, 大学院・農学生命科学研究所, 准教授 (20378863)

KeywordspiRNA / カイコ / トランスポゾン / piRNA生合成系 / 低分子RNA / 生殖細胞 / PIWIタンパク質 / 昆虫培養細胞
Research Abstract

Piwi-interactingRNA(piRNA)は、siRNAやmiRNAに続く第3の低分子非コードRNAであり、その名の通りRNA結合タンパク質Piwiサブファミリーに結合する低分子RNAとして発見された。piRNAは生殖細胞特異的に存在するという点で、他の2種類の低分子RNAと異なっている。piRNAの生理学的研究、および生化学的機能解析に関する直接的な研究例はあまりないが、その主たる原因は、piRNAを発現している培養細胞系がいずれの生物からも見つかっておらず、piRNAの生合成系の解析が困難であった、ことにある。本研究では、カイコを用いて、piRNAと性決定・性分化との関係を解明することを試みた。またPiwi/piRNA複合体を発現するカイコ培養細胞を用いて、piRNAの生合成メカニズムや染色体外因子認識システムに関する研究も行った。最終年度である今年は以下の研究を実施し、成果を発表した。
(1)カイコの胚発生ステージ段階別のpiRNAプロファイルを精査し、母性遺伝するpiRNAの存在、およびセンス鎖のトランズポゾンRNAがpiRNAの前駆体であり、ping-pongサイクルによってpiRNAが増幅することを可視化した。
(2)カイコの性染色体変異系統を用いて、雌性決定染色体であるW染色体から産生される
piRNAを同定した。
(3)W染色体上の変異が原因で雌の一部が雄化する間性系統の解析を行い、piRNAや精巣特異的遺伝子の発現が異常になっていることを発見した。
(4)カイコBmN4細胞を用いたpiRNA生合成系のin vitroアッセイシステムの構築に成功した。
(5)カイコBmN4細胞を用いてpiRNAのde novo合成に関わるローカスを同定した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

カイコの性染色体変異系統を用いて、雌性決定染色体であるW染色体から産生されるpiRNAを同定することができた。また、W染色体上の変異が原因で雌の一部が雄化する間性系統において、piRNAや精巣特異的遺伝子の発現が異常になっていることを見いだした。一方、カイコ培養細胞を用いて、プライマリーpiRNA産生経路を解明するとともに、染色体外因子の認識システムの一部を解明することに成功した。これらの結果のほとんどは論文発表済み、あるいは論文投稿中であり、当初の計画以上に進展したと言える。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題の遂行によって、カイコをpiRNA研究のモデルシステムとして整備することができた。今後は、"piRNAの機能解析"へ移行できるようカイコ生体を用いた機能解析システムを構築する必要があると考えている。

  • Research Products

    (8 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A role for transcription from a piRNA cluster in de novo piRNA production2012

    • Author(s)
      Shinpei Kawaoka
    • Journal Title

      RNA

      Volume: 18 Pages: 265-273

    • DOI

      10.1261/rna.029777.111

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The silkworm w chromosome is a source of female-enriched piRNAs2011

    • Author(s)
      Shinpei Kawaoka
    • Journal Title

      RNA

      Volume: 17 Pages: 2144-2151

    • DOI

      10.1261/rna.027565.111

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 3' end formation of PIWI-interacting RNAs in vitro2011

    • Author(s)
      Shinpei Kawaoka
    • Journal Title

      Molecular Cell

      Volume: 43 Pages: 1015-1022

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2011.07.029

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Zygotic amplification of secondary piRNAs during the silkworm embryogenesis2011

    • Author(s)
      Shinpei Kawaoka
    • Journal Title

      RNA

      Volume: 17 Pages: 1401-1407

    • DOI

      10.1261/rna.2709411

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Analysis on chromatin and DNA modifications in the silkworm genome2011

    • Author(s)
      Kahori Hara
    • Organizer
      第34回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(招待講演)
    • Year and Date
      20111213-20111216
  • [Presentation] De novo piRNA production against a protein-coding transgene in silkworm cultured cells2011

    • Author(s)
      Shinpei Kawaoka
    • Organizer
      RNA2011 (Sixteenth Annual Meeting of the RNA Society)
    • Place of Presentation
      Kyoto Internatinal Conferenee Center(招待講演)
    • Year and Date
      20110614-20110618
  • [Presentation] 3' end formation of PIWI-interacting RNAs in vitro2011

    • Author(s)
      Shinpei Kawaoka
    • Organizer
      RNA2011 (Sixteenth Annual Meeting of the RNA Society)
    • Place of Presentation
      Kyoto Internatinal Conferenee Center(招待講演)
    • Year and Date
      20110614-20110618
  • [Remarks]

    • URL

      http://papilio.ab.a.u-tokyo.ac.jp/igb/index-J.html

URL: 

Published: 2013-06-26  

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