生殖細胞形成を制御する新規母性因子の機能解析

• 研究課題/領域番号: 17H03686
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 中村 輝 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (90323245)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: ショウジョウバエ / 生殖細胞 / 生殖質 / RNA顆粒 / 母性因子 / RNA局在 / RNP顆粒 / 生殖顆粒

研究成果の概要

多細胞生物を構成する細胞は、体細胞と生殖細胞とに大分される。体細胞は、個体の死と共にその役割を終わらせ消滅する。一方、生殖細胞は遺伝情報を次世代に伝える細胞系列として、種の維持や進化に重要な役割を果たしている。ショウジョウバエをモデル系として用いて、生殖質形成と生殖質因子による生殖細胞の形成・分化に関する研究を進めた。一連の研究により、卵黄タンパク質の受容体を介した取り込みの新しい生理的機能や、生殖細胞形成過程で観察される一過的かつゲノムワイドな転写抑制の生理機能を明らかにすることができた。また、生殖細胞の形成に関わる新たな母性因子を見出し、新たな知見を提供する基盤を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、ショウジョウバエをモデル系として用いて、生殖細胞の形成・分化に関する研究を進めた。一連の成果から、①卵黄タンパク質の受容体を介した取り込みが、単に胚発生過程で必要な養分の蓄積という役割だけでなく、卵形成過程における前後軸の形成維持や生殖質形成に機能するという新しい知見や、②生殖細胞における一過的かつゲノムワイドな転写抑制の生理的意義等が明らかとなった。これら新しい知見は、生命現象を支配する基本的かつ普遍的な制御プロセスの理解に貢献する学術的意義を持つ。

研究成果

• [国際共同研究] Institute of Biology (iBV)/CNRS: Nice/CNRS Delegation Languedoc: Montpellier,(フランス)
• [国際共同研究] University of Copenhagen(デンマーク)
• [雑誌論文] Receptor-mediated yolk uptake is required for oskar mRNA localization and cortical anchorage of germ plasm components in the Drosophila oocyte (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T., Tani, N. and Nakamura, A.
  • 雑誌名: PLOS Biology 巻: 19 号: 4 ページ: e3001183-e3001183
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3001183
  • NAID: 120007034423
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tyramine induces dynamic RNP granule remodeling and translation activation in the Drosophila brain (2021)
  • 著者名/発表者名: Formicola, N., Heim, M., Dufourt, J., Lancelot, A.-S., Nakamura, A., Lagha, M. and Besse, F.
  • 雑誌名: eLIFE 巻: 10
  • DOI: 10.7554/elife.65742
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pgc suppresses the zygotically-acting RNA decay pathway to protect germ plasm RNAs in the Drosophila embryo (2019)
  • 著者名/発表者名: Hanyu-Nakamura, K., Matsuda, K., Cohen, S. M. and Nakamura, A.
  • 雑誌名: Development 巻: 146 号: 7
  • DOI: 10.1242/dev.167056
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Rapid and Efficient generation of GFP-knocked-in Drosophila by the CRISPR-Cas9-mediated genome editing. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kina, H., Yoshitani, T., Hanyu-Nakamura, K. and Nakamura, A.
  • 雑誌名: Development Growth & Differentiation 巻: 61 号: 4 ページ: 265-275
  • DOI: 10.1111/dgd.12607
  • 査読あり
• [雑誌論文] Maternal Nanos inhibits Importin-α2/Pendulin-dependent nuclear import to prevent somatic gene expression in the Drosophila germline (2019)
  • 著者名/発表者名: Asaoka Miho、Hanyu-Nakamura Kazuko、Nakamura Akira、Kobayashi Satoru
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 15 号: 5 ページ: e1008090-e1008090
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1008090
  • NAID: 120007133528
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Overlapping function of klf family targets multiple transcription factors to maintain naive pluripotency of ES cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamane Mariko、Ohtsuka Satoshi、Matsuura Kumi、Nakamura Akira、Niwa Hitoshi
  • 雑誌名: Development 巻: 印刷中 号: 10
  • DOI: 10.1242/dev.162404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Map7/7D1 and Dvl form a feedback loop that facilitates microtubule remodeling and Wnt5a signaling. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi K, Nakamura A, Arata M, Shi D, Nakagawa M, Tanaka T, Uemura T, Fujimori T, Kikuchi A, Uezu A, Sakamoto Y, Nakanishi H.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 巻: 19(7) 号: 7
  • DOI: 10.15252/embr.201745471
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Germ-cell formation in solitary ascidians: Coexistance of preformation and epigenesist. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shirae-Kurabayashi, M. and Nakamura, A.
  • 雑誌名: In: Reproductive and Developmental Strategies (Kobayashi, K. et al eds) Springer-Nature 巻: - ページ: 3-18
  • DOI: 10.1007/978-4-431-56609-0_1
  • ISBN: 9784431566076, 9784431566090
  • 査読あり
• [雑誌論文] Map7/7D1 and Dvl form a feedback loop that facilitates microtubule remodeling and Wnt5a signaling. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, K., Nakamura, A., Arata, M., Shi, D., Nakagawa, M., Tanaka, T., Uemura, T., Fujimori, T., Kikuchi, A., Uezu, A., Sakamoto, Y. and Nakanishi, H.
  • 雑誌名: EMBO Report 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [学会発表] Receptor-mediated yolk uptake directs Drosophila oocyte polarization and germ plasm assembly (2020)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, S. Otsu, N. Tani and A. Nakamura,
  • 学会等名: JSDB Online Trial Meeting 2020
• [学会発表] Spatiotemporal regulation of Map7D1 expression and dynamics is involved in cell polarity formation during mammalian tissue morphogenesis (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Kikuchi, M. Nakagawa, T. Fujimori, J. Hatakeyama, H. Sato, K. Shimamura, K. Ohta, A. Nakamura, M. Suzuki and H. Nakanishi
  • 学会等名: JSDB Online Trial Meeting 2020
• [学会発表] The Drosophila PGC-1 homolog, Spargel, is required for proper germ granule assembly during oogenesis (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Hanyu-Nakamura, K. Aimi and A. Nakamura
  • 学会等名: JSDB Online Trial Meeting 2020
• [学会発表] Drosophila Tpp ensures the germ plasm assembly by facilitating the posterior localization of Aubergine in the oocyte (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirono Kina, Hina Nakashima, Tsubasa Tanaka Kazuko Hanyu-Nakamura and Akira Nakamura
  • 学会等名: The 52nd Annual meeting of Japanese Society of Developmental Biologists
  • 国際学会
• [学会発表] ショウジョウバエ生殖質形成を促進する新規小タンパク質 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中村 輝
  • 学会等名: 2019遺伝研・熊大発生研共催シンポジム「有性生殖における染色体・クロマチン・核動態」
  • 招待講演
• [学会発表] ショウジョウバエTppタンパク質によるAubergineの生殖質への集積促進メカニズムの解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 喜納 寛野1、中島向南、羽生 賀津子、田中 翼、中村 輝
  • 学会等名: 第21回日本RNA学会年会
• [学会発表] Drosophila tiny pole plasm encodes an evolutionary conserved protein that facilitates posterior localization of Aubergine during germ plasm assembly in the oocyte (2019)
  • 著者名/発表者名: ◯A. Nakamura, H. Kina, T. Yoshitani, T. Tanaka, K. and Hanyu-Nakamura.
  • 学会等名: The 20th Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience: RNA Neobiology
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of a new maternal factor involved in germ cell formation in the Drosophila embryos (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshitani, H. Kina, T. Tanaka, K. Hanyu-Nakamura and ◯A. Nakamura.
  • 学会等名: Tokyo2018 Cell and Developmental Biology Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] ショウジョウバエtiny pole plasmは小タンパク質をコードし生殖質形成におけるAubergineの卵母細胞後極への輸送を促進する (2018)
  • 著者名/発表者名: 喜納 寛野、吉谷 崇、田中 翼、羽生－中村 賀津子、○中村 輝
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] Drosophila tiny pole plasm encodes a small protein that facilitates posterior localization of Aubergine during germ plasm assembly in the oocyte (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Kina, T. Yoshitani, T. Tanaka, K. Hanyu-Nakamura and ◯A. Nakamura.
  • 学会等名: The 13th Japanese Drosophila Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of a new maternal factor involved in germ cell formation in the Drosophila embryos. (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshitani, H. Kina, T. Tanaka, K. Hanyu-Nakamura, and A. Nakamura
  • 学会等名: The 51th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 国際学会
• [学会発表] Isolation and characterization of novel maternal-effect genes regulating germ cell development in the Drosophila embryo. (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Aimi, K. Hanyu-Nakamura, and A. Nakamura
  • 学会等名: The 50th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 国際学会
• [学会発表] The endocytic regulation of the yolk protein receptor Yolkless is required for the polarity establishment and germ plasm assembly in the Drosophila oocyte. (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, S. Otsu, N. Tani, and A. Nakamura
  • 学会等名: The 50th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 国際学会
• [学会発表] Ligand-induced endocytosis of the yplk-protein receptor Yolkless is required for the oocyte polarization and germ plasm assembly in Drosophila. (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, S. Otsu, N. Tani, and A. Nakamura
  • 学会等名: The International Research Symposium on Regulation of Germ Cell Development In Vivo and In Vitro
  • 国際学会
• [学会発表] Roles of yolk uptake in the Drosophila oocyte polarization and germ plasm assembly. (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, S. Otsu, N. Tani, and A. Nakamura
  • 学会等名: KEY FORUM: The 3rd International Symposium on Stem Cell Traits and Developmental Systems
  • 国際学会
• [備考] 熊本大学発生医学研究所 生殖発生分野
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/germline_development/
• [備考] 卵黄の常識が変わる：卵母細胞の機能における卵黄タンパク質の取り込みの重要性を発見
  • URL: https://www.kumamoto-u.ac.jp/whatsnew/seimei/20210424
• [備考] 発生医学研究所生殖発生分野
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/germline_development/
• [備考] ショウジョウバエPgcタンパク質は、生殖質を構成するmRNAを分解から保護する
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/np100/
• [備考] CRISPR-Cas9遺伝子改変技術を用いた効率的なショウジョウバエGFPノックイン系統の作出
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/np101/
• [備考] 生殖細胞が作られる過程では、体を作る細胞の生成が抑制される
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/nakamura2019may/
• [備考] 組織の形成に関わる、細胞の「かたち」や「ならび」を調節する新しい仕組みの解明
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/kikuchi2018jun/
• [備考] 発生医学研究所分野紹介ー生殖発生分野
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/germline_development/