武器甲虫をモデルとした表現型可塑性のエピゲノム制御機構の解析

• 研究課題/領域番号: 15K14443
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 太田 邦史 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90211789)
• 研究分担者: 岡田 泰和 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (10638597)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: エピゲノム / 栄養 / 表現型可塑性 / 形態形成 / 発生 / 遺伝子発現 / 環境

研究成果の概要

同じゲノムの個体が種々の表現型を示す表現型の可塑性は、生物全体に見られる現象であるが、その機構はわかっていない。本研究では、表現型可塑性が武器形質に見られる昆虫オオツノコクヌストモドキを用いて、発生時の栄養と武器形質を結びつけるエピゲノム分子機構を明らかにした。RNA-seqにより未同定のエピゲノム因子を多数同定し、ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)などの遺伝子をノックダウンしたところ、大顎形質が特異的にHDAC摂動の影響を受けることを見出した。また、HDAC摂動により翅では大顎と反対方向にサイズ変化が生じることも明らかになった。以上から表現型可塑性にはエピゲノム制御が重要なことがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Histone deacetylases control module-specific phenotypic plasticity in beetle weapons. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ozawa T., Mizuhara T., Arata M., Shimada M., Niimi T., Okada K., Okada Y., Ohta K.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 113 号: 52 ページ: 15042-15047
  • DOI: 10.1073/pnas.1615688114
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Local potentiation of stress-responsive genes by upstream noncoding transcription. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takemata N, Oda A, Yamada T, Galipon J, Miyoshi T, Suzuki Y, Sugano S, Hoffman CS, Hirota K, Ohta K.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 印刷中 号: 11 ページ: 5174-89
  • DOI: 10.1093/nar/gkw142
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Analysis of novel Sir3 binding regions in Saccharomyces cerevisiae. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsumori R., OhashI T., Kugou K., Ichino A., Taniguchi K., Ohta K., Uchida H., Oki M.
  • 雑誌名: J. Biochem. 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 11-17
  • DOI: 10.1093/jb/mvw021
  • NAID: 40020880710
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shugoshin forms a specialized chromatin domain at subtelomeres that regulates transcription and replication timing. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tashiro S, Handa T, Matsuda A, Ban T, Takigawa T, Miyasato K, Ishii K, Kugou K, Ohta K, Hiraoka Y, Masukata H, Kanoh J.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 7 号: 1 ページ: 10393-10393
  • DOI: 10.1038/ncomms10393
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Environmental factors that affect pupation decision in the horned flour beetle Gnatocerus cornutus (2015)
  • 著者名/発表者名: Takane Ozawa, Kunihiro Ohta, Masakazu Shimada, Kensuke Okada, Yasukazu Okada
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 32 号: 2 ページ: 183-187
  • DOI: 10.2108/zs140203
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Glycerophospholipid regulation of modality-specific sensory axon guidance in the spinal cord. (2015)
  • 著者名/発表者名: Guy AT, Nagatsuka Y, Ooashi N, Inoue M, Nakata A, Greimel P, Inoue A, Nabetani T, Murayama A, Ohta K, Ito Y, Aoki J, Hirabayashi Y, Kamiguchi H
  • 雑誌名: Science 巻: 349 号: 6251 ページ: 974-977
  • DOI: 10.1126/science.aab3516
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Social dominance and reproductive differentiation mediated by dopaminergic signaling in a queenless ant. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasukazu Okada, Ken Sasaki, Satoshi Miyazaki, Hiroyuki Shimoji, Kazuki Tsuji and Toru Miura
  • 雑誌名: The Journal of Experimental Biology 巻: 218 号: 7 ページ: 1091-1098
  • DOI: 10.1242/jeb.118414
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Relationships among male sexually selected traits in the bean bug Riptortus pedestris (Heteroptera: Alydidae). (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzaki Y, Katsuki M, Miyatake T, Okada Y
  • 雑誌名: Entomological Science 巻: in press 号: 2 ページ: 278-282
  • DOI: 10.1111/ens.12114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 武器サイズ変異を生み出すゲノム機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡田泰和、小澤高嶺、嶋田正和、新美輝幸、岡田賢祐、太田邦史
  • 学会等名: 第64回日本生態学会大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] HDACを介した甲虫武器形質の表現型 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小澤高嶺、水原誠子、新政隆、嶋田正和、新見輝幸、岡田賢祐、岡田泰和、太田邦史
  • 学会等名: 第34回染色体ワークショップ・第15回核ダイナミクス研究会
  • 発表場所: かずさアカデミアホール（千葉県木更津市）
  • 年月日: 2017-01-11
• [学会発表] Epigenetic regulation controls the developmental plasticity of ornaments in a broad-horned flour beetle. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasukazu OKADA
  • 学会等名: The 22nd International Congress of Zoology
  • 発表場所: OIST Conference Center(沖縄県国頭郡）
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] そっくりな親子と似ていない親子、その分かれ目は ～人類の成長と繁栄はその多様性のなかにある～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 太田邦史
  • 学会等名: 公益社団法人日本包装技術協会中部支部第５３回定時総会、記念講演会
  • 発表場所: ホテルキャッスルプラザ（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-06-10
  • 招待講演
• [図書] 生命デザイン学入門 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小川（西秋）葉子、太田邦史
  • 総ページ数: 224
  • 出版者: 岩波ジュニア新書
• [産業財産権] 空間的な近さの概念を用いた生体分子データの３次元構造の再構成方法 (2016)
  • 発明者名: 平田祥人ら
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-023214
  • 出願年月日: 2016-02-10