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ウズラ始原生殖細胞の初期性分化を制御する遺伝子ネットワークの解析

研究課題

研究課題/領域番号 22K05949
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42010:動物生産科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

水島 秀成  北海道大学, 理学研究院, 助教 (20515382)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードウズラ / 始原生殖細胞 / 生殖細胞系譜 / 性分化
研究開始時の研究の概要

ウズラの始原生殖細胞に発現する幹細胞マーカーにおいて、雄に特異なバリアントが存在することがわかってきた。これらのバリアントタンパク質の発現は性的未分化胚の始原生殖細胞においても認められることから、始原生殖細胞の出現時において既に雄に特異な遺伝子発現・翻訳制御機構が存在することが予想される。本研究では、ウズラ始原生殖細胞の出現時に焦点を当てて、幹細胞マーカーの雌雄発現制御に関わる分子を網羅的に解析することを目的とする。また得られた知見を利用した遺伝子発現改変始原生殖細胞の配偶子分化能を査定する研究へと展開する計画である。

研究実績の概要

ウズラにおける生殖細胞系列の分化は極めて早く、卵割期の初期に始原生殖細胞(Primordial Germ Cells;PGC)の出現が認められる。また本年度に実施した卵割期後期PGCの毒性試験から雌雄PGCの薬物応答に明確な差異が確認されただけでなく、雌雄PGCにおいて異なる複数のタンパク質発現誘導が検出されたため、雌雄PGCの分化時において異なるエピジェネティック機構の存在が示唆された。さらに雌雄共通に発現するタンパク質の数種においても性に特異なバリアントが存在することも突き止めた。本年度では、後者の1つであるRNA結合タンパク質のバリアントの機能および性特異的な翻訳制御機能を解明する研究を実施した。
cDNAクローニングの結果から、複数のバリアントは選択的エキソンスキップに起因していることが分かった。また雌雄で同型のエキソンスキップバリアントであるにも関わらず、3’-UTRの配列長は雄に比べて雌の方が約100 bp長いことが判明した。また雌PGCにおけるエキソンスキップバリアント型のタンパク質発現は雄のそれに比べて有意に低いことから、雌に特異な100 bpには翻訳抑制に関与する配列が含まれていることが示唆された。さらにその100 bpに結合するRNA結合タンパク質を同定することに成功を収めるとともに、ゲルシフトアッセイによるRNA結合能、そして雌PGCに特異な発現様式も確認することができた。一方雄PGCでは、エキソンスキップバリアントと選択的スプライシングを受けない野生型の2つのタンパク質を発現しているが、双方に結合能があることから、野生型タンパク質の機能をエキソンスキップバリアントが抑制している可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

薬理学的、分子生物学的手法を用いて、初期雌雄PGCにおける明確な発現分子の差異を確認することができただけでなく、その差異を特徴付ける分子群を特定することができたため。

今後の研究の推進方策

未だ確立されていないウズラPGCの単離技術を確立する計画である。また遺伝子導入あるいはゲノム編集を施した単離PGCをレシピエント胚に移植し、生殖細胞分化の動体を確認する予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Sperm replacement in sperm-storage tubules causes last-male sperm precedence in chickens2024

    • 著者名/発表者名
      Matsuzaki M, Mizushima S, Tsudzuki M, Maeda T, Sasanami T
    • 雑誌名

      British Poultry Science

      巻: 65 号: 1 ページ: 97-104

    • DOI

      10.1080/00071668.2023.2287732

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] FcRY is a key molecule controlling maternal blood IgY transfer to yolks during egg development in avian species2024

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Mayuko、Sasaki Ryo、Ikeda Koki、Doi Kasumi、Tatsumi Fumiya、Oshima Kenzi、Kojima Takaaki、Mizushima Shusei、Ikegami Keisuke、Yoshimura Takashi、Furukawa Kyohei、Kobayashi Misato、Horio Fumihiko、Murai Atsushi
    • 雑誌名

      Frontiers in Immunology

      巻: 15 ページ: 1305587-1305587

    • DOI

      10.3389/fimmu.2024.1305587

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Egg Development After <i>In Vitro</i> Insemination in Japanese Quail (<i>Coturnix japonica</i>)2023

    • 著者名/発表者名
      Ichikawa Y, Mizushima S, Hirohashi N, Sasanami T.
    • 雑誌名

      The Journal of Poultry Science

      巻: 60 号: 1 ページ: n/a

    • DOI

      10.2141/jpsa.2023001

    • ISSN
      1346-7395, 1349-0486
    • 年月日
      2023-01-25
    • 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
  • [雑誌論文] The neo-X does not form a Barr body but shows a slightly condensed structure in the Okinawa spiny rat (Tokudaia muenninki)2023

    • 著者名/発表者名
      Kudo R, Yoshida I, Matiz Ceron L, Mizushima S, Kuroki Y, Jogahara T, Kuroiwa A
    • 雑誌名

      Cytogenetic and Genome Research

      巻: 162 号: 11-12 ページ: 632-643

    • DOI

      10.1159/000531275

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diethylstilbestrol reduces primordial germ cells in male Japanese quail2023

    • 著者名/発表者名
      Mizushima S, Kuroiwa A
    • 雑誌名

      Poultry Science

      巻: 102 号: 10 ページ: 102910-102910

    • DOI

      10.1016/j.psj.2023.102910

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Current Approaches to and the Application of Intracytoplasmic Sperm Injection (ICSI) for Avian Genome Editing2023

    • 著者名/発表者名
      Mizushima S, Sasanami T, Ono T, Kuroiwa A.
    • 雑誌名

      Genes

      巻: 14 号: 3 ページ: 757-757

    • DOI

      10.3390/genes14030757

    • 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
  • [雑誌論文] Inositol-1,4,5-Trisphosphate Receptor-1 and -3 and Ryanodine Receptor-3 May Increase Ooplasmic Ca<sup>2+</sup> During Quail Egg Activation2022

    • 著者名/発表者名
      Mizushima, S., Sasanami, T., Ono, T., Kansaku, N., and Kuroiwa, A.
    • 雑誌名

      The Journal of Poultry Science

      巻: 59 号: 2 ページ: 175-181

    • DOI

      10.2141/jpsa.0210041

    • NAID

      130008078029

    • ISSN
      1346-7395, 1349-0486
    • 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
  • [雑誌論文] Possible involvement of annexin A6 in preferential sperm penetration in the germinal disk region2022

    • 著者名/発表者名
      Ichikawa Y, Matsuzaki M, Mizushima S, Sasanami T.
    • 雑誌名

      Reproduction and Fertility

      巻: 3 号: 3 ページ: 152-161

    • DOI

      10.1530/raf-21-0115

    • 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
  • [雑誌論文] Turnover of mammal sex chromosomes in the Sry-deficient Amami spiny rat is due to male-specific upregulation of Sox92022

    • 著者名/発表者名
      Terao M, Ogawa Y, Takada S, Kajitani R, Okuno M, Mochimaru Y, Matsuoka K, Itoh T, Toyoda A, Kono T, Jogahara T, Mizushima S, Kuroiwa A.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 119 号: 49

    • DOI

      10.1073/pnas.2211574119

    • 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] 内分泌攪乱物質暴露下における鳥類生殖細胞への影響の解析2024

    • 著者名/発表者名
      小川湧也,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      日本動物学会北海道支部第68回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] アマミトゲネズミ精巣特異的エンハンサーを介してSox9発現を制御する転写因子の探索2024

    • 著者名/発表者名
      光川祥一朗,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      日本動物学会北海道支部第68回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ニホンウズラにおける性染色体連鎖遺伝子UBAP2の発現解析2024

    • 著者名/発表者名
      程田大智,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      日本動物学会北海道支部第68回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 古顎類エミュー (Dromaius novaehollandiae) における卵巣決定遺伝子の探索2024

    • 著者名/発表者名
      木村優希,Matiz-Ceron Luisa,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      日本動物学会北海道支部第68回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] アマミトゲネズミSox9上流制御領域にあるオス特異的重複配列の精巣分化機能解析2024

    • 著者名/発表者名
      久保田悠介,小川湧也,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      日本動物学会北海道支部第68回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Detrimental assessment of ethinylestradiol on the stem cell properties of quail primordial germ cells2023

    • 著者名/発表者名
      Mizushima S, Kuroiwa A
    • 学会等名
      57th Congress of the European Societies of Toxicology
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Loss of the Y chromosome changes the configuration of the X inactivation center in the genus Tokudaia2023

    • 著者名/発表者名
      Matiz L, Okuno M, Itoh T, Mizushima S, Kuroiwa A
    • 学会等名
      8th Asia-Pacific Chromosome Colloquium
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Eccentric SRY of the Okinawa spiny rat and its sex-determining ability revealed by in silico and in vitro analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Urunanont P, Mizushima S, Itoh T, Kuroiwa A
    • 学会等名
      8th Asia-Pacific Chromosome Colloquium
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ニホンウズラの始原生殖細胞に及ぼすジエチルスチベストロールの影響2023

    • 著者名/発表者名
      水島秀成、小川湧也、黒岩麻里
    • 学会等名
      日本家禽学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 鳥類配偶子の保存と体外受精技術の開発に向けて2023

    • 著者名/発表者名
      水島秀成
    • 学会等名
      Cryopreservation conference 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] オスウズラの生殖細胞分化に与えるジエチルスチルベストロールの影響2023

    • 著者名/発表者名
      水島秀成、小川湧也、黒岩麻里
    • 学会等名
      鳥類内分泌研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 環境化学物質曝露下におけるニホンウズラ胚生殖細胞の解析2023

    • 著者名/発表者名
      小川湧也,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ニホンウズラにおける性染色体連鎖遺伝子UBAP2の発現解析2023

    • 著者名/発表者名
      程田大智,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 古顎類エミューにおける精巣決定遺伝子DMRT1の発現解析と卵巣決定候補遺伝子の探索2023

    • 著者名/発表者名
      木村優希,Matiz Luisa,奥野未来,伊藤武彦,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Sry遺伝子をもたないアマミトゲネズミのオス特異的重複配列が担う精巣分化機能の解析2023

    • 著者名/発表者名
      久保田悠介,小川湧也,寺尾美穂,高田修治,中川達哉,森光子,伊川正人,水島秀成,黒岩麻里
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] E-poster online release; Two isoforms of DDX4 and their differential expression during early embryo development of Japanese quail2022

    • 著者名/発表者名
      Shusei MIZUSHIMA, Tomohiro SASANAMI, Tamao ONO, Asato KUROIWA
    • 学会等名
      26th World Poultry Congress
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アマミトゲネズミにおける精巣特異的エンハンサーを介したSOX9遺伝子制御の研究2022

    • 著者名/発表者名
      光川祥一朗, 水島秀成, 黒岩麻里
    • 学会等名
      日本動物学会第67回早稲田大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 古顎類エミューにおける性決定および性分化関連遺伝子の発現解析2022

    • 著者名/発表者名
      木村優希, Matiz LUISA, 水島秀成, 黒岩麻里
    • 学会等名
      日本遺伝学会第94回札幌大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] アマミトゲネズミ精巣特異的エンハンサーを介してSOX9を制御する転写因子の同定2022

    • 著者名/発表者名
      光川祥一朗, 水島秀成, 黒岩麻里
    • 学会等名
      日本遺伝学会第94回札幌大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ニホンウズラの雌雄生殖腺分化におけるSOX9の役割2022

    • 著者名/発表者名
      水島秀成, 黒岩麻里
    • 学会等名
      日本家禽学会2022年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Loss of Y chromosome changes the configuration of X inactivation center in genus Tokudaia2022

    • 著者名/発表者名
      Luisa MATIZ, Shusei MIZUSHIMA, Takehiko ITOH, Asato KUROIWA
    • 学会等名
      73rd Annual Meeting of the Society of Chromosome Research in 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] SRY structure and function of the Okinawa spiny rat, Tokudaia muenninki, revealed by in silico and in vitro analysis2022

    • 著者名/発表者名
      Puntakarn URUNANONT, Shusei MIZUSHIMA, Takehiko ITOH, Asato KUROIWA
    • 学会等名
      73rd Annual Meeting of the Society of Chromosome Research in 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Sry遺伝子をもたない哺乳類種における精巣特異的エンハンサーを介したSox9遺伝子制御の研究2022

    • 著者名/発表者名
      光川祥一朗, 水島秀成, 黒岩麻里
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 古顎類エミューにおける性決定および性分化関連遺伝子の発現解析2022

    • 著者名/発表者名
      木村優希, Matiz LUISA, 奥野未来,伊藤武彦, 水島秀成, 黒岩麻里
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Loss of the Y chromosome and the configuration of the X inactivation center in the genus Tokudaia2022

    • 著者名/発表者名
      Matiz LUISA, Yuta MOCHIMARU, Kentaro MATSUOKA, Takehiko ITOH, Shusei MIZUSHIMA, Asato KUROIWA
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 内分泌撹乱物質の卵黄内投与が初期胚のウズラ始原生殖細胞に与える影響2022

    • 著者名/発表者名
      水島秀成, 黒岩麻里
    • 学会等名
      第46回鳥類内分泌研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 鳥類の不思議な受精機構

    • URL

      https://www2.sci.hokudai.ac.jp/faculty/researcher/shusei-mizushima

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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