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ショウジョウバエ受精卵における紡錘体融合による二倍体核形成機構

研究課題

研究課題/領域番号 19K06078
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分39050:昆虫科学関連
研究機関杏林大学

研究代表者

平井 和之  杏林大学, 医学部, 講師 (70597335)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード前核 / 二倍体化 / 受精卵 / 有糸分裂 / 核膜孔複合体 / 母性因子 / 遺伝学 / 受精 / 染色体
研究開始時の研究の概要

世代を超えた遺伝情報の伝達は卵と精子を通して行われる。卵由来の染色体の集まりと精子由来の染色体の集まりは受精卵のなかで合体し、新しい世代の染色体セットが形成される。有性生殖の成立にこの過程が必須である。しかし雌の体内で起こるこの過程は詳細が不明である。そこで本研究において、ショウジョウバエを用い、受精卵の発生を精子侵入直後から観察できる新たな実験系の確立を試み、この過程ではたらく遺伝子の機能を解析する。本研究により昆虫遺伝資源の有益性をさらに高める新しい知見が得られることが期待される。

研究実績の概要

精子が卵へ侵入した後、卵と精子に由来する2つのゲノムは雌性前核と雄性前核に個別に収納される。そのため受精卵は二核である。これら2つのゲノムは、胚第1回目の細胞周期の有糸分裂期中期においても混合されない状態を保ち、それらは個別のグループとして紡錘体の赤道面に並ぶ。新しい世代の発生に必須な二倍体の染色体セットは、紡錘体のはたらきにより、終期になってはじめて形成される。このような受精卵における二倍体化の過程は、多くの動物で共通している。最近の医学的研究から、ヒトの受精卵は染色体の分配異常を起こしやすいことが明らかにされ、不妊症との関係が議論されている。そのため、受精卵に特有な紡錘体の形成機構とその機能の解明が期待されているが、これまでのところ、いずれの動物においても詳細は不明である。
われわれは最近、ショウジョウバエの母性効果致死変異Elysが、受精卵に特有な紡錘体形成の異常を引き起こすことを示した。本研究において、このタンパク質に注目した、受精卵特異的な紡錘体形成機構を解析している。これまでに、ELYSタンパク質が2つの前核の核膜へ局在すること、さらにElysの機能喪失型変異が示す表現型と、過剰発現による機能獲得型の表現型を明らかにした。当該年度は、国際学会へ参加し、この分野の研究者との深い議論を通して、われわれが既に得ている結果を注意深く考察した。受精卵の前核の核膜に含まれるELYSは、2つの前核が隣接して並べるために必要である。このようなELYSのはたらきは二核である受精卵に特有であると考えられた。受精卵内で、前核が隣接した配置を確立することで、受精卵特異的な構造をもつ紡錘体の形成が可能となると考えられた。本研究は、受精期における二倍体化機構を理解するための鍵となる、重要なデータを提供する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究において、これまでに知られていない新しい表現型を扱っている。そのため、結果の解釈に時間を要している。

今後の研究の推進方策

データの整理と結果の解釈が進んだことから、今後は論文の完成を目指す。

報告書

(5件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Mitotic progression and dual spindle formation caused by spindle association of de novo-formed microtubule-organizing centers in parthenogenetic embryos of Drosophila ananassae2023

    • 著者名/発表者名
      Hirai K, Inoue YH, Matsuda M
    • 雑誌名

      Genetics

      巻: 223 号: 2 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1093/genetics/iyac178

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] The nuclear envelope functions in forming the first mitotic spindle essential for diploidization of haploid parental chromosome complements in Drosophila2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Hirai and Kyoichi Sawamura
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Fertilization and Activation of Development
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diploidization of haploid chromosome complements is driven by the first mitotic spindle organized by centrosomes in Drosophila2023

    • 著者名/発表者名
      Hirai K, Sawamura K
    • 学会等名
      The Cold Spring Harbor Asia meeting on Cilia and Centrosomes
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ショウジョウバエの核膜孔複合体リクルート因子ELYS-近縁種間の比較2021

    • 著者名/発表者名
      澤村京一、平井和之、坂本大季、計良陽子、石川裕之、山添幹太、井上喜博
    • 学会等名
      日本遺伝学会第93回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ELYS, a factor recruiting nuclear pore complex, is involved in reproductive isolation2021

    • 著者名/発表者名
      Kyoichi Sawamura, Kazuyuki Hirai, Hiroki Sakamoto, Yoko Keira, Hiroyuki O. Ishikawa, Kanta Yamazoe, Mika Ozaki, Yoshihiro H. Inoue
    • 学会等名
      14th Japan Drosophila Research Conference
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ショウジョウバエの受精期における核膜孔複合体タンパク質Elysの役割2020

    • 著者名/発表者名
      平井和之
    • 学会等名
      第72回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ショウジョウバエの近縁種間における核膜孔複合体リクルート因子ELYSの機能比較2020

    • 著者名/発表者名
      坂本大季、平井和之、計良陽子、石川裕之、山添幹太、井上喜博、澤村京一
    • 学会等名
      第92回日本遺伝学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-12-25  

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