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1細胞解析系と性転換モデルによる魚類生殖腺の性的可塑性に関する分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H03049
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分40040:水圏生命科学関連
研究機関九州大学

研究代表者

太田 耕平  九州大学, 農学研究院, 教授 (10585764)

研究分担者 荻野 由紀子  九州大学, 農学研究院, 准教授 (00404343)
Chakraborty Tapas (C Tapas)  九州大学, 農学研究院, 助教 (70715440)
Mohapatra Sipra  九州大学, 農学研究院, 学術研究員 (80715441)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード性的可塑性 / 生殖幹細胞 / 魚類 / 性転換 / シングルセル解析 / シングルセル / エピジェネティクス / q
研究開始時の研究の概要

魚類の性を自在に統御するには、それぞれの種が有する性的可塑性の特徴を細胞レベルで理解する必要がある。本研究では、研究代表者らは、自らが構築した性転換魚のモデル系を用い、生殖腺の性転換の起点となる2種の細胞集団(“生殖幹細胞”と“未分化体細胞”)に焦点を絞り、シングルセル解析系を導入して 生殖腺の転換の仕組みを解析する。さらに、雌雄異体魚との比較を行い、将来、全ての魚類において性を自在に統御するために必要な“細胞の共通原理”に関する情報を得る。

研究成果の概要

自らが構築した性転換モデル魚の実験系を用いて、生殖腺の性的可塑性の起点となると予想される生殖幹細胞と未分化体細胞を1細胞毎に単離し、シングルセルRNA-seq解析系を構築した。解析の結果、卵巣から精巣への転換に伴う生殖幹細胞の連続的な遺伝子発現の変化を明らかにするとともに、未分化体細胞が卵巣型から精巣型へと分化パターンを切りかえることを初めて見出した。また、雌雄異体の小型モデル魚と海産モデル魚を用いて比較解析した結果、生殖幹細胞の局在を明らかにするとともに、生殖幹細胞で発現するoct4遺伝子が幹細胞性の維持に関与すること、魚種間で生殖腺体細胞の性的可塑性に違いがあることなどを解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

性転換魚のモデル系などを用いて魚類生殖腺の性的可塑性のメカニズムを解析した結果、卵巣から精巣への転換に伴う生殖幹細胞の連続的な遺伝子発現変化を明らかにするとともに、未分化体細胞が卵巣型から精巣型へと分化パターンを切りかえることを初めて見出した。また、生殖幹細胞で発現するoct4遺伝子が幹細胞性の維持に関与すること、魚種間で生殖腺体細胞の性的可塑性に違いがあることなどを解明した。今後、これらの成果をもとに、生殖腺全体や個体での性を統御する機構へと理解を深めることが可能となり、脊椎動物一般の性的可塑性の分子・細胞機構の研究に貢献するとともに、水産における新たな性統御法の開発にも繋がると期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 8件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Southwest University(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Southwest University(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Southwest University(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Evolutionary differentiation of androgen receptor is responsible for sexual characteristic development in a teleost fish2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Ogino, S. Ansai, E. Watanabe, M. Yasugi, Y. Katayama, H. Sakamoto, K. Okamoto, K. Okubo, Y. Yamamoto, I. Hara, T. Yamazaki, A. Kato, Y. Kamei, K. Naruse, K. Ohta, H. Ogino, T. Sakamoto, S. Miyagawa, T. Sato, G. Yamada, M. Baker & T. Iguchi
    • 雑誌名

      Nature communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 1428-1428

    • DOI

      10.1038/s41467-023-37026-6

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Divulging the social sex change mechanism in a unique model system for studying the sexual plasticity of protogynous hermaphrodite fish, three bamboo leaf wrasse (Pseudolabrus sieboldi)2022

    • 著者名/発表者名
      Chakraborty Tapas、Yamamoto Yume、Hanai Shoma、Hirano Mayumi、Mohapatra Sipra、Yamaguchi Akihiko、Takeda Tatsusuke、Matsuyama Michiya、Ohta Kohei
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 9 ページ: 1048506-1048506

    • DOI

      10.3389/fmars.2022.1048506

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sex Lethal Gene Manipulates Gonadal Development of Medaka, Oryzias latipes, through Estrogenic Interventions2022

    • 著者名/発表者名
      Chakraborty Tapas、Mohapatra Sipra、Matsuyama Michiya、Nagahama Yoshitaka、Ohta Kohei
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 号: 24 ページ: 15496-15496

    • DOI

      10.3390/ijms232415496

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sex determination, gonadal sex differentiation, and plasticity in vertebrate species2021

    • 著者名/発表者名
      Nagahama Yoshitaka、Chakraborty Tapas、Paul-Prasanth Bindhu、Ohta Kohei、Nakamura Masaru
    • 雑誌名

      Physiological Reviews

      巻: 101 号: 3 ページ: 1237-1308

    • DOI

      10.1152/physrev.00044.2019

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Estrogen and estrogen receptors chauffeur the sex-biased autophagic action in liver2020

    • 著者名/発表者名
      Sipra Mohapatra, Tapas Chakraborty, Sonoko Shimizu, Kayoko Ohta, Yoshitaka Nagahama, Kohei Ohta
    • 雑誌名

      Cell Death & Differentiation

      巻: NA 号: 11 ページ: 3117-3130

    • DOI

      10.1038/s41418-020-0567-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Estrogen receptor β2 oversees germ cell maintenance and gonadal sex differentiation in medaka, Oryzias latipes2019

    • 著者名/発表者名
      2.Tapas Chakraborty, Sipra Mohapatra, Lin yan Zhou, Takahiro Matsubara, Taisen Iguchi, Yoshitaka Nagahama
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 13 号: 2 ページ: 419-433

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2019.07.013

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Gonadal stem cell: a possible solution of futuristic aquaculture2023

    • 著者名/発表者名
      Tapas Chakraborty, Sota Kawao, Kodai mizumura, Akira Eguchi, Sipra Mohapatra, Takehiko Itoh, Atsushi Toyoda, Naoki Nagano, Kohei Ohta, Michiya Matsuyama
    • 学会等名
      令和5年度日本水産学会春季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Involvement of the pituitary gland in social-environment-dependent sex change2022

    • 著者名/発表者名
      Yume Yamamoto, Shoma Hanai, Tapas Chakraborty, Astushi Toyoda, Takehiko Itoh, Michiya Matsuyama, Yoshitaka Nagahama, Kohei Ohta
    • 学会等名
      International Conference on Responsible Aquaculture and Sustainable Fisheries Interact
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gonadal stem cells in a sex changing fish, Pseudolabrus sieboldi2022

    • 著者名/発表者名
      Kodai Mizumura, Tapas Chakraborty, Kazuki Tateyama, Shoma Hanai, Yoshihara Yuya, Yume Yamamoto, Sipra Mohapatra, Yumiko Yamasaki, Atsushi Toyota, Takehiko Itoh, Michiya Matsuyama, Yoshitaka Nagahama, Kohei Ohta
    • 学会等名
      The International Symposium “Totipotency and Germ cell Development”
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海産魚における生殖幹細胞の長期培養法2022

    • 著者名/発表者名
      水村航大, Chakraborty Tapas, 八尋逸清, 太田耕平, 長濱嘉孝, 松山倫也
    • 学会等名
      令和4年度日本水産学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 社会環境依存型の性転換における脳下垂体の関与2022

    • 著者名/発表者名
      山本優芽, 花井匠磨, Chakraborty Tapas, 豊田敦, 伊藤武彦, 松山倫也, 長濱嘉孝, 太田耕平
    • 学会等名
      令和4年度日本水産学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Molecular mechanism of sexual plasticity in fish: a viewpoint from a natural sex changing fish2022

    • 著者名/発表者名
      Kohei Ohta, Tapas Chakraborty, Kazuki Tateyama, Shoma Hanai, Kodai Mizumura, Yume Yamamoto, Yuya Yoshihara, Sipra Mohapatra, Michiya Matsuyama, Yoshitaka Nagahama
    • 学会等名
      Joint Conference of the 30th European Society for Comparative Endocrinology and the 9th International Society for Fish Endocrinology
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Oct4 and sexual plasticity in fish gonad2022

    • 著者名/発表者名
      Tapas Chakraborty, Sipra Mohapatra, Kohei Ohta, Michiya Matsuyama, Yoshitaka Nagahama
    • 学会等名
      Joint Conference of the 30th European Society for Comparative Endocrinology and the 9th International Society for Fish Endocrinology
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Autophagy: an important player in germ cell maintenance and gonadal sexuality2022

    • 著者名/発表者名
      Sipra Mohapatra, Tapas Chakraborty, Naoki Nagano, Yoshitaka Nagahama, Kohei Ohta, Michiya Matsuyama
    • 学会等名
      Joint Conference of the 30th European Society for Comparative Endocrinology and the 9th International Society for Fish Endocrinology
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カタクチイワシ Engraulis japonicus をモデルとした生殖腺の性差に関わるエピジェネティック修飾の解析法2022

    • 著者名/発表者名
      江藤悠平・Tapas Chakraborty・北野 載・ 豊田 敦・伊藤武彦・ 松山倫也・太田耕平
    • 学会等名
      令和4年度日本水産学会春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ホシササノハベラ生殖腺の性転換に伴う細胞増殖動態と血中ステロイドの分泌パターン2022

    • 著者名/発表者名
      花井匠磨・Tapas Chakraborty・松山倫也・長濱嘉孝・ 太田耕平
    • 学会等名
      令和3年度日本水産学会九州支部大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マサバ Scomber japonicus の体側筋内に移植した生殖腺組織片における配偶子形成2021

    • 著者名/発表者名
      八尋逸清・Tapas Chakraborty・太田耕平・松山倫也
    • 学会等名
      日本動物学会・九州沖縄植物学会・日本生態学会 合同福岡例会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 新奇海産モデル魚カタクチイワシを利用した不妊化-妊性回復技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      甲斐公士.坂口圭史.太田耕平.松山倫也.
    • 学会等名
      日本水産増殖学会第 18 回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Luteinizing hormone β-subunit gene knockout in Japanese anchovy ( Engraulis japonicus ) by TALEN-based genome editing2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kai, Keishi Sakaguchi, Kohei Ohta, Michiya Matsuyama.
    • 学会等名
      Marine Biotechnology Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparative transcriptomics and Edwardsiellosis detection in fish: a study using medaka and Red Sea bream2019

    • 著者名/発表者名
      Tapas Chakraborty, Sipra Mohapatra, Sonoko Shimizu, Takahiro Matsubara, Kiyoshi Naruse, Kohei Ohta.
    • 学会等名
      10th International conference on Fisheries & Aquaculture, Toronto, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sex and sex steroids are eminent regulators of fish autophagy.2019

    • 著者名/発表者名
      Sipra Mohapatra, Tapas Chakraborty, Kohei Ohta.
    • 学会等名
      10th International conference on Fisheries & Aquaculture, Toronto, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Genome Editing in Fish Reproduction. In: Pandey, P.K., Parhi, J. (eds) Advances in Fisheries Biotechnology.2022

    • 著者名/発表者名
      Sipra Mohapatra, Tapas Chakraborty
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      Springer Nature Singapore Pte Ltd.
    • ISBN
      9789811632150
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 九州大学農学研究院海洋生物学分野HP

    • URL

      https://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/marinebiology/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書 2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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