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2020 年度 実績報告書

性転換をもたらす生殖腺の性スペクトラム

計画研究

研究領域性スペクトラム - 連続する表現型としての雌雄
研究課題/領域番号 17H06430
研究機関名古屋大学

研究代表者

田中 実  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (80202175)

研究分担者 山本 耕裕  大阪医科大学, 医学部, 講師 (20613558)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
キーワード生殖細胞 / 性決定 / 性転換 / 環境 / メダカ
研究実績の概要

5日間絶食状態においた孵化直後のXXメダカがオスへと性転換する現象はメダカの特異的系統な問題ではなく、パンテトン酸異化経路を介したCoAが関与する脂質代謝の変化が関与して引き起こされることが明らかになった。そしてその性転換はXXメスの稚魚におけるdmrt1遺伝子の発現誘導を伴うことも薬理学的解析と変異体解析によって明らかとなった。そこでdmrt1遺伝子誘導が引き起こされる機構について解析を行った。
一方、メダカの成熟卵巣および成熟精巣には性が決まっていない生殖幹細胞の存在が証明されており、メダカは性転換もすることから、生殖細胞の性スペクトラム、すなわち生殖細胞が卵になるか精子になるかの分子機構を解析する良いモデルを提供している。そしてこの性のスペクトラム位置移動に関与する2つの因子REC8 と FBXO47が同定され、変異体解析による表現型解析、さらに哺乳類で卵形成に関与するとされる3つの因子の変異体を作製し、位置移動に関与する2つの因子とのエピスタティックな関係、またそこから示唆された染色体の変化についての解析を行った。

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

孵化後5日間絶食状態によるXXメダカの性転換には脂質合成が関与することが示唆されたため、脂質合成の鍵遺伝子であるFasn遺伝子の変異体を作製しその表現型を解析した。その結果、薬理学的に脂質合成を阻害した時と同様に、変異体XXメダカの稚魚では本来発現しないはずのdmrt1遺伝子の発現が認められた。一方、脂質がリガンドとなり得るオーファン核受容体のシス配列がdmrt1遺伝子のTSS 付近に見出されたため、オーファン核受容体の発現を調べたところ、PPARgamma が生殖腺で発現が認められた。脂質がメディエーターとなってdmrt1遺伝子転写上昇を引き起こす可能性が示唆される。
一方、生殖細胞の性スペクトラムの研究においては哺乳類卵形成に関する遺伝子の変異体を確立し、rec8aとfbxo47 の変異体とのエピスタティック解析を行った結果、fbxo47-lhx8b-figla-noboxという卵形成の経路が明らかとなった。そしてこれはREC8aによるメス型減数分裂とは独立していることが改めて確認された。この2つの因子が関与する経路が遺伝的に独立した経路であることが示された。さらに3つの変異体fbxo47, lhx8b, figlaの表現型では精子形成が認められたことから、生殖幹細胞がメス型にコミットし、卵形成を開始したとしても減数分裂パキテン期までは生殖細胞の性はスペクトラムを示す、すなわち、その時期までメス型には確定していないことも明らかとなった。またスプレッド法と免疫抗体染色による染色体構造解析から異常な染色体構造が確認され、その過程を解析するための生殖腺の培養系の開発を開始した。
以上、新たな研究領域への発展も見えつつ、性スペクトラムの分子機構は着実に解明されていると判断する。

今後の研究の推進方策

PPARgammaを含めた一群のオーファン核受容体のdmrt1遺伝子発現誘導における関与を明らかにするため、dmrt1遺伝子制御領域に見出されたシス配列の欠損メダカの作製と解析を行う。また飢餓状態における遺伝子発現の変化を網羅的に捉えることを推進する。
生殖細胞の性スペクトラム研究の生殖細胞メス型確立の経路(fbxo47-lhx8b-figla-nobox)の分子機構を解析するため、スプレッド法と免疫抗体染色による染色体構造解析、染色体の動態解析が可能な培養と染色体可視化のトランスジェニックメダカの確立を推進する。さらにFBXO47 の生殖細胞メス型確立過程における機能を明らかにするため、デグロンによるFBXO47条件的機能喪失の系の開発、またFBXO47はユビキチンリガーゼの複合体構成因子でもあるため、FBXO47と結合する因子をマススペクトロメトリーで同定できるトランスジェニックメダカの確立を行う。
メス型減数分裂を制御するREC8a の機能を知るために、もう一つのREC8 であるREC8bとの機能差の有無を明らかにしなくてはならない。そこでrec8b遺伝子の変異体を作製し、rec8a変異体との二重変異体の表現型解析を推進する。またこれら因子の染色体構造における機能を明らかにするために、これらの変異体における染色体スプレッドと免疫抗体染色による染色体構造解析を推進する。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Heidelberg(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Heidelberg
  • [国際共同研究] College de France(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      College de France
  • [国際共同研究] KIST(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      KIST
  • [雑誌論文] foxl3, a sexual switch in germ cells, initiates two independent molecular pathways for commitment to oogenesis in medaka2020

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Mariko、Nishimura Toshiya、Ishishita Satoshi、Matsuda Yoichi、Tanaka Minoru
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 117 ページ: 12174~12181

    • DOI

      10.1073/pnas.1918556117

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Critical role of the ddx5 gene in zebrafish sex differentiation and oocyte maturation.2020

    • 著者名/発表者名
      Sone, R., Taimatsu, K., Ohga, R., Nishimura, T., Tanaka, M. and Kawahara, A
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 10 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-020-71143-2

    • 査読あり
  • [学会発表] Mechanism of sexual fate decision of germ cells in the teleost fish, medaka2020

    • 著者名/発表者名
      TANKA, M.
    • 学会等名
      Japanese Society of Developmental Biology (JSDB) OnLine SymposiumS4
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 日本発。世界にはばたく研究用生物メダカの話2020

    • 著者名/発表者名
      田中実
    • 学会等名
      名古屋大学オープンレクチャー
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物学が教える新たな性の理解 - メダカの性決定の研究から2020

    • 著者名/発表者名
      田中実
    • 学会等名
      日本理科教育学会 北陸支部大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 生殖細胞と性2020

    • 著者名/発表者名
      田中実
    • 学会等名
      日本動物学会大会 学会賞受賞講演
    • 招待講演
  • [学会発表] メダカにおける減数分裂期クレイシンは性によって異なる発現を示す2020

    • 著者名/発表者名
      丹羽大樹, 菊地真理子, 田中実
    • 学会等名
      日本分子生物学会年会 オンライン大会
  • [図書] “Medaka - Biology, Management, and Experimental Protocols”2020

    • 著者名/発表者名
      Murata K., Kinoshita, M., Naruse, K., Tanaka, M. and Kamei, Y.(eds)
    • 総ページ数
      344
    • 出版者
      Wiley-Blackwell
    • ISBN
      9781119575290
  • [図書] 動物の事典 第7章2「生殖細胞の発生」2020

    • 著者名/発表者名
      田中実(分担執筆)
    • 総ページ数
      772
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-17166-2
  • [備考] 名古屋大学理学研究科 生命理学専攻 生殖生物学グループ

    • URL

      http://www.medaka.bio.nagoya-u.ac.jp/

  • [備考] 名古屋大学 研究教育成果情報 プレスリリース

    • URL

      https://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20200515_sci1.pdf

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公開日: 2021-12-27  

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