網羅的スクリーニングによる生殖細胞の性決定に関わる遺伝子群の同定

• 研究課題/領域番号: 18K19332
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 西村 俊哉 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (10758056)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018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: 生殖細胞 / ゲノム編集 / メダカ / CRISPR/Cas9

研究成果の概要

精子と卵は唯一次世代を作り出すことができる細胞であり、生殖細胞という共通の細胞に由来する。本研究では生殖細胞の性が決まる仕組み（精子になるか、卵になるか）を明らかにするために網羅的に遺伝子スクリーニングが可能な実験系の構築を行った。まず次世代シーケンサーを用いてオスとメスの生殖細胞の遺伝子発現を網羅的に比較解析し、生殖細胞の性に重要な遺伝子群の絞り込みを行った。次にそれらの遺伝子の機能を破壊するためにCRISPR/Cas9システムのgRNAの効率的な作製方法を確立した。最後に遺伝子破壊を行った際、生きたまま表現型が解析できるように精子形成あるいは卵形成すると蛍光タンパクで光るメダカを作製した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生殖細胞がどのような仕組みで精子あるいは卵になるか（生殖細胞の性決定）は、医学や水畜産学分野において基本的な問題であるにも関わらずほとんど分かっていないのが現状である。メダカを用いた研究で脊椎動物で初めてfoxl3という生殖細胞の性決定遺伝子が同定された。本研究では、foxl3を中心とした生殖細胞の性の仕組みを具体的に明らかにするために、効率的に生殖細胞の性に関わる遺伝子群のスクリーニング可能な実験系を構築した。本手法は生きた個体を用いて簡便に遺伝子の働きを探ることが出来るため、生殖生物学分野の研究だけでなく、生物学分野全般の研究において役立つツールだと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Seasonal changes in NRF2 antioxidant pathway regulates winter depression-like behavior (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakayama T, Okimura K, Shen J, Guh Y-J, Tamai K, Shimada A, Minou S, Okushi Y, Shimmura T, Furukawa Y, Kadofusa N, Sato A, Nishimura T, Tanaka M, Nakayama K, Shiina N, Yamamoto N, Loudon A.S, Nishiwaki-Ohkawa T, Shinomiya A, Nabeshima T, Nakane Y, and Yoshimura T
  • 雑誌名: PNAS 巻: - 号: 17 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1073/pnas.2000278117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Starvation causes female-to-male sex reversal through lipid metabolism in the teleost fish, medaka (Olyzias latipes) (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakae Yuta、Oikawa Akira、Sugiura Yuki、Mita Masatoshi、Nakamura Shuhei、Nishimura Toshiya、Suematsu Makoto、Tanaka Minoru
  • 雑誌名: Biology Open 巻: 9 号: 4 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1242/bio.050054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel components of germline sex determination acting downstream of foxl3 in medaka (2019)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi Mariko、Nishimura Toshiya、Saito Daisuke、Shigenobu Shuji、Takada Ritsuko、Gutierrez-Triana Jos? Arturo、Cerd?n Juan Luis Mateo、Takada Shinji、Wittbrodt Joachim、Suyama Mikita、Tanaka Minoru
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 445 号: 1 ページ: 80-89
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2018.10.019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Seasonal regulation of the lncRNA LDAIR modulates self-protective behaviours during the breeding season (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakayama T, Shimmura T, Shinomiya A, Okimura K, Takehana Y, Furukawa Y, Shimo T, Senga T, Nakatsukasa M, Nishimura T, Tanaka M, Okubo K, Kamei Y, Naruse K, Yoshimura T
  • 雑誌名: Nature Ecology & Evolution 巻: 3 ページ: 845-852
  • NAID: 120006718405
  • 査読あり
• [学会発表] Germline sex determination by nanos3, a component of germ plasm, in medaka (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishimura T and Tanaka M
  • 学会等名: 4th Strategic Meeting for Medaka Research 3rd Regional Fish Meeting
  • 国際学会