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piRNAの機能解析に基づくカイコの性決定機構の解明

公募研究

研究領域非コードRNA作用マシナリー
研究課題/領域番号 22115502
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

勝間 進  東京大学, 大学院・農学生命科学研究所, 准教授 (20378863)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2011年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2010年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワードpiRNA / カイコ / トランスポゾン / piRNA生合成系 / 低分子RNA / 生殖細胞 / PIWIタンパク質 / 昆虫培養細胞
研究概要

Piwi-interactingRNA(piRNA)は、siRNAやmiRNAに続く第3の低分子非コードRNAであり、その名の通りRNA結合タンパク質Piwiサブファミリーに結合する低分子RNAとして発見された。piRNAは生殖細胞特異的に存在するという点で、他の2種類の低分子RNAと異なっている。piRNAの生理学的研究、および生化学的機能解析に関する直接的な研究例はあまりないが、その主たる原因は、piRNAを発現している培養細胞系がいずれの生物からも見つかっておらず、piRNAの生合成系の解析が困難であった、ことにある。本研究では、カイコを用いて、piRNAと性決定・性分化との関係を解明することを試みた。またPiwi/piRNA複合体を発現するカイコ培養細胞を用いて、piRNAの生合成メカニズムや染色体外因子認識システムに関する研究も行った。最終年度である今年は以下の研究を実施し、成果を発表した。
(1)カイコの胚発生ステージ段階別のpiRNAプロファイルを精査し、母性遺伝するpiRNAの存在、およびセンス鎖のトランズポゾンRNAがpiRNAの前駆体であり、ping-pongサイクルによってpiRNAが増幅することを可視化した。
(2)カイコの性染色体変異系統を用いて、雌性決定染色体であるW染色体から産生される
piRNAを同定した。
(3)W染色体上の変異が原因で雌の一部が雄化する間性系統の解析を行い、piRNAや精巣特異的遺伝子の発現が異常になっていることを発見した。
(4)カイコBmN4細胞を用いたpiRNA生合成系のin vitroアッセイシステムの構築に成功した。
(5)カイコBmN4細胞を用いてpiRNAのde novo合成に関わるローカスを同定した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

カイコの性染色体変異系統を用いて、雌性決定染色体であるW染色体から産生されるpiRNAを同定することができた。また、W染色体上の変異が原因で雌の一部が雄化する間性系統において、piRNAや精巣特異的遺伝子の発現が異常になっていることを見いだした。一方、カイコ培養細胞を用いて、プライマリーpiRNA産生経路を解明するとともに、染色体外因子の認識システムの一部を解明することに成功した。これらの結果のほとんどは論文発表済み、あるいは論文投稿中であり、当初の計画以上に進展したと言える。

今後の研究の推進方策

本研究課題の遂行によって、カイコをpiRNA研究のモデルシステムとして整備することができた。今後は、"piRNAの機能解析"へ移行できるようカイコ生体を用いた機能解析システムを構築する必要があると考えている。

報告書

(3件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果発表報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2019 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (10件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] A role for transcription from a piRNA cluster in de novo piRNA production2012

    • 著者名/発表者名
      Kawaoka S
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 18(2) 号: 2 ページ: 265-273

    • DOI

      10.1261/rna.029777.111

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The silkworm W chromosome is a source of female-enriched piRNAs2011

    • 著者名/発表者名
      Kawaoka Shinpei
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 17 号: 12 ページ: 2144-2151

    • DOI

      10.1261/rna.027565.111

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3' end formation of PIWI-interacting RNAs in vitro2011

    • 著者名/発表者名
      Kawaoka S, Izumi N, Katsuma S, Tomari Y
    • 雑誌名

      Mol Cell

      巻: 16 号: 6 ページ: 1015-1022

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2011.07.029

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zygotic amplification of secondary piRNAs during the silkworm embryogenesis2011

    • 著者名/発表者名
      Shinpei Kawaoka
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 17 号: 7 ページ: 1401-1407

    • DOI

      10.1261/rna.2709411

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] De novo piRNA production against a protein-coding transgene in silkworm cultured cells2011

    • 著者名/発表者名
      Shinpei Kawaoka
    • 学会等名
      RNA2011 (Sixteenth Annual Meeting of the RNA Society)
    • 発表場所
      Kyoto Internatinal Conferenee Center(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 3' end formation of PIWI-interacting RNAs in vitro2011

    • 著者名/発表者名
      Shinpei Kawaoka
    • 学会等名
      RNA2011 (Sixteenth Annual Meeting of the RNA Society)
    • 発表場所
      Kyoto Internatinal Conferenee Center(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis on chromatin and DNA modifications in the silkworm genome2011

    • 著者名/発表者名
      Kahori Hara
    • 学会等名
      第34回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] カイコ卵巣とBmN4細胞におけるpiRNAの性状比較2010

    • 著者名/発表者名
      新井祐二
    • 学会等名
      日本蚕糸学会関東支部第61回大会
    • 発表場所
      蚕糸会館
    • 年月日
      2010-11-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] カイコpiRNA関連遺伝子群の機能解析2010

    • 著者名/発表者名
      安原聡
    • 学会等名
      日本蚕糸学会第80回記念大会
    • 発表場所
      信州大学繊維学部
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] カイコW染色体から産生されるpiRNA2010

    • 著者名/発表者名
      河岡慎平
    • 学会等名
      日本蚕糸学会第80回記念大会
    • 発表場所
      信州大学繊維学部
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Silkworm gonadal transcriptome reveals piRNAs derived from the sex determining region of W chromosome and their possible targets2010

    • 著者名/発表者名
      Shinpei Kawaoka
    • 学会等名
      The 19th CDB Meeting "RNA Sciences in Cell and Developmental Biology"
    • 発表場所
      理化学研究所 発生・再生科学総合研究センター
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] W chromosome derived female-specific piRNAs and their possible contribution to sex determination in the silkworm gonads2010

    • 著者名/発表者名
      河岡慎平
    • 学会等名
      第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Analysis on chromatin and DNA modifications in the silkworm genome2010

    • 著者名/発表者名
      原加保里
    • 学会等名
      第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Transposon silencing in the silkworm ovary-derived cell line BmN42010

    • 著者名/発表者名
      安原聡
    • 学会等名
      第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://papilio.ab.a.u-tokyo.ac.jp/igb/index-J.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://papilio.ab.a.u-tokyo.ac.jp/igb/index-J.html

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [産業財産権] 雌蚕致死カイコ系統2019

    • 発明者名
      勝間進, 他
    • 権利者名
      東京大学、農研機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-232218
    • 取得年月日
      2019
    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書

URL: 

公開日: 2010-08-23   更新日: 2020-07-03  

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