| 研究課題/領域番号 |
23KJ1256
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分44030:植物分子および生理科学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
小谷 莞太 京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2024年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2023年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 精子核凝縮 / 精細胞 / 父性エピゲノム / ゼニゴケ / シロイヌナズナ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は苔類ゼニゴケの精子核凝縮を制御する新規因子について、陸上植物の雄性配偶子形成に主要な役割を果たす転写因子DUO1の下流を中心に探索を行う。加えて精子核凝縮を制御する因子における翻訳後修飾の解析から、精子核凝縮の分子機構を詳細に明らかにする。さらに制御因子の欠損変異体を用いた表現型解析により、精子核凝縮が持つ生物学的意義の全体像を解明する。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、コケ植物ゼニゴケの精子における精子核凝縮について、その制御にかかわる新規因子の探索、分子機構の解析、精子核凝縮不全を示す変異体の解析を行う。それにより、父性エピゲノムの確立機構とその生物学的意義の解明を目指す。
精子核凝縮にかかわる新規因子の探索については、陸上植物の雄性配偶子形成に主要な役割を果たす転写因子DUO1の下流を中心に実施した。本年度は、DUO1のターゲットである転写因子TFXについて、その欠損変異体を使用したRNA-seqと、レポーターを用いたChIPアッセイを行った。その結果、TFXのターゲット遺伝子の候補を網羅的に明らかにすることができた。TFXの変異体では精子核凝縮が起こらず、精子形成が途中で停止することが分かっていることから、TFXの下流候補遺伝子の同定により核凝縮にかかわる新規因子の探索の精度を向上させることができたと考えられる。また、精細胞特異的に活性化されるDNAメチル化酵素についても、ゲノム編集を用いて作出した変異体の解析を進めたが、透過型電子顕微鏡（TEM）による解析では精子核凝縮にかかわる表現型は確認されなかった。さらに、これまでの解析から雄性不稔であり受精能がないと考えられた精子核凝縮不全の変異体精子について、解析手法の改変を行ったところ、受精能がある可能性が示された。この結果は精子核凝縮のゼニゴケにおける役割について興味深い考察を与えるものである。加えて、本研究の遂行過程で、新たに被子植物シロイヌナズナにおいてもTFXが見つかった。筆者はシロイヌナズナでもゼニゴケで見つかったDUO1とTFXとの発現制御の関係性が保存されていると考え、本年度ではシロイヌナズナにおけるそれらの制御関係について解析を行った。さらにTFXおよびその下流候補遺伝子を標的としてゲノム編集を行うことで、シロイヌナズナにおけるそれらの機能を評価した。
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| 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
本研究課題は全体として順調に進んでいる。
精子核凝縮の新規因子の探索、精子核凝縮の生物学的意義の解明について、当初の計画通り、実験データの収集および解析が計画通り進んでおり、期待される結果が得られつつある。さらに、本研究を進める過程で新たに得られた発見をもとに、被子植物シロイヌナズナを対象とした解析を新たに研究計画に組み入れた。この追加は、当初の研究計画にはなかったものではあるが、将来的な展望として記載していたものである。この新たな方向性を追求するため、当初の計画の一部である、精子核凝縮の分子機構の解析は一旦停止する予定である。
これらの理由からおおむね順調だと考えている。研究計画に一部変更はあったものの、この修正は本研究にとって大局的にはポジティブな影響をもたらしており、その点においても本研究がおおむね順調に遂行できていると評価した。今後も予期せぬ問題や発見が発生した場合には柔軟に対応し、研究目標の達成を目指す。
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| 今後の研究の推進方策 |
以下について重点的に研究を行う。
ゼニゴケにおける精子核凝縮の新規因子について、TFXのターゲットだと予想される遺伝子を中心に探索を行う。また、精子核凝縮の生物学的意義については、これまで明らかにしている精子核凝縮因子の変異体の表現型観察をより詳細に進め、その全体像を明らかにする。さらに、被子植物シロイヌナズナにおけるTFXの機能を明らかにし、その制御モジュールのゼニゴケとの保存性について発現解析により明らかにする。
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