計画研究
さまざまな動物に見られる性転換は性のスペクトラム上の位置が極端に移動したケースと考えられる。この性転換の分子機構が解明されれば、性のさまざまな問題に科学的理解を与えることとなりその意義は大きい。遺伝的に性が決まるメダカは、幼魚期の生殖細胞数の変化と栄養状態などの環境要因により、エピゲノム修飾を伴いつつ世代を超えて性転換を示す。本研究ではこのメダカを用いて性スペクトラム上の極端な位置移動の機構を明らかにする。特にメダカ生殖細胞は、身体をメス化する能力があることが解析されている。今年度はこの生殖細胞の特性を明らかにした。生殖細胞のエピゲノム状態についてはその重要な要素であるDNAのメチル化、small RNA、メタボロームの解析に着手した。
2: おおむね順調に進展している
今年度は、性スペクトラムの位置移動をもたらす生殖細胞の特徴を明らかにした。一般に、生殖細胞は配偶子のみに分化することが役割の細胞で、その配偶子形成過程は他の細胞から厳密に制御される受動的な細胞であると考えられている。ところがメダカでは、メダカがメスになるためには生殖細胞の存在が必須である。言い換えるとたとえ性染色体がXX であったとしても、生殖細胞の数が少ないとメスになれない。今回、この生殖細胞のメス化能力は生殖細胞の配偶子になるかならないか（すなわち卵や精子に分化するか否か）に依存せずに発揮されることが明らかになった。この能力はメスへの性転換においても重要であった。またメダカの性スペクトラムの位置は極端な環境によっても移動する。性スペクトラムの位置移動に伴うメタボローム解析のために、さまざまな環境ににおけるメダカ幼魚のメタボロームの変化を検出する実験に着手し、LC-FTMS と CE-MS/MSによる代謝物解析を方法や条件を検討しつつある。一方、性スペクトラムの位置移動は特定のエピゲノムの状態とも関連することが示唆されれている。しかし、メダカの場合エピゲノム解析基盤情報が不足している。そのためその基盤整備としてDNA メチル化の状態と性転換との関係を解析した。エピゲノム制御に重要なsmall RNA にも着目しており、メダカにおいてゲノム上に雌雄で発現に性差のあるpiRNAクラスターを明らかにすることができた。以上を鑑みるとおおむね順調に推移していると判断される。
性スペクトラムの位置移動に伴うメタボローム解析のために、LC-FTMS と CE-MS/MSによる代謝物解析の方法や条件のさらなる検討を継続する。メダカ個体全体で見た場合、特に脂質系の代謝物と関連遺伝子の発現の変化が認められてきた。 そのため、HPTLCによる抽出物展開ののち、これらのMSによる変化代謝物の同定を試みる。発現変化遺伝子は予備実験において性スペクトラムの位置移動に重要な生殖細胞で認められた。今後のこの発現変化と発現細胞の再確認を行う。再確認されれば、これらの遺伝子を介した代謝物の変化が性スペクトラム位置移動にどのように関わるかを、変異体作成を通じて調べる実験に着手する。性スペクトラムの位置移動とエピゲノムとの関係を解析するために、エピゲノム制御に重要な small RNA に着目した解析を継続する。今回見出された性差のあるpiRNAの発現パターンを解析するとともに、ターゲット遺伝子同定を見据えたターゲット配列解析を情報処理の専門家とともに行う。このpiRNA産生にはpiwi 遺伝子が重要であるため、piwi遺伝子の雌雄における機能差についても並行して解析する。そのためにメダカpiwi遺伝子の変異体作成を行う。
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すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)
PLoS Genetics
巻: 14 ページ: e1007259
doi.org/10.1371/journal.pgen.1007259
Nature Comm.
巻: 8 ページ: 412
doi:10.1038/s41467-017-00432-8
http://www.medaka.bio.nagoya-u.ac.jp/
