XY/ZW染色体が頻繁に入れ替わる両生類の性染色体から迫る性の消滅回避機構

2023 年度 実績報告書

• 研究領域: 性染色体サイクル：性染色体の入れ替わりを基軸として解明する性の消滅回避機構
• 研究課題/領域番号: 22H05070
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 桂 有加子 京都大学, ヒト行動進化研究センター, 助教 (00624727)
• 研究分担者: 井川 武 広島大学, 両生類研究センター, 准教授 (00507197)
• 研究期間 (年度): 2022-05-20 – 2025-03-31
• キーワード: 性染色体 / ゲノム / トランスクリプトーム / ターンオーバー / 両生類

研究実績の概要

本研究の目的は、両生類でXY型からZW型への性染色体の入れ替わりが生じるプロセスを明らかにすることである。そのために、XY型とZW型をもつツチガエルとネッタイツメガエルの両生類2種の大規模な塩基配列情報を決定し、性染色体配列を同定し、集団あるいは系統間での性染色体の違いを明らかにする。2023年度は、塩基配列情報の解析により、日本に分布するツチガエル集団の系統関係を明らかにした。さらに、X,Y,Z,W染色体由来の配列の解析により、Y染色体とZ染色体の相同性が高いことを明らかにした。以上について学会等で発表を行った。また、実験に利用するために、6-7月にツチガエル2集団の野外サンプリングを行い、研究室で飼育を継続している。繁殖期のツチガエルの自然交配により、オタマジャクシから未分化な性腺を含む組織を採取し、RNA抽出を行った。ネッタイツメガエルについて4近交系統での性決定時期の幼生組織のRNA-seq解析を行った。雌雄で多型のあるゲノム領域をGRAS-Di 法により決定した。以上より、一部系統で性決定候補遺伝子の絞り込みに成功した。

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

当初予定していた通り、両生類2種において大規模な塩基配列情報の決定を行い、性染色体及び性決定候補遺伝子の絞り込みを行うことができたため。

今後の研究の推進方策

今後は、ツチガエルの2個体（XX,ZZ）についてPacBio Revioシステムによるロングリードシーケンスの染色体レベルでのアッセンブルを行う。また、RNA-seq法による遺伝子発現解析を行い、雌雄で発現差のある遺伝子を同定し、性決定候補遺伝子の探索を行う。ネッタイツメガエルについては、性決定候補遺伝子が性決定に関わっている可能性についてCRISPR-Cas9システムを用いた機能欠失・獲得実験による性決定配列の同定を検討する。

研究成果

• [国際共同研究] キャンベラ大学(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: キャンベラ大学
• [雑誌論文] Rapid and collective determination of the complete “hot-spring frog” mitochondrial genome containing long repeat regions using Nanopore sequencing. (2023)
  • 著者名/発表者名: Asaeda Y, Shiraga K, Suzuki M, Sambongi Y, Ogino H, Igawa T
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 18 ページ: e0280090
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0280090
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conserved evolution of MHC supertypes among Japanese frogs suggests selection for Bd resistance (2023)
  • 著者名/発表者名: Lau Q, Igawa T, Kosch TA, Dharmayanthi AB, Berger L, Skerratt LF, Satta Y
  • 雑誌名: Animals 巻: 13 ページ: 2121
  • DOI: 10.3390/ani13132121
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phenotype-genotype relationships in Xenopus sox9 crispants provide insights into campomelic dysplasia and vertebrate jaw evolution (2023)
  • 著者名/発表者名: Hossain N, Igawa T, Suzuki M, Tazawa I, Nakao Y, Hayashi T, Suzuki N, Ogino H
  • 雑誌名: Development Growth & Differentiation 巻: 65 ページ: 481-497
  • DOI: 10.1111/dgd.12884
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of tumor-related genes via RNA sequencing of tumor tissues in Xenopus tropicalis (2023)
  • 著者名/発表者名: Kitamura K, Yamamoto T, Ochi H, Suzuki M, Suzuki N, Igawa T, Yoshida T, Futakuchi M, Ogino H, Michiue T
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 ページ: 13214
  • DOI: 10.1038/s41598-023-40193-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Invention sharing is the mother of developmental biology (part 4) (2023)
  • 著者名/発表者名: Ogino H, Kamei Y, Hayashi T, Sakamoto J, Suzuki M, Igawa T
  • 雑誌名: Development Growth & Differentiation 巻: 65 ページ: 286-287
  • DOI: 10.1111/dgd.12883
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Helicobacter pylori Genome Project: insights into H. pylori population structure from analysis of a worldwide collection of complete genomes. (2023)
  • 著者名/発表者名: Thorell K, Munoz-Ramirez ZY, Wang D, Sandoval-Motta S, Boscolo Agostini R, Ghirotto S, Torres RC; HpGP Research Network (Yukako Katsura); Falush D, Camargo MC, Rabkin CS.
  • 雑誌名: Nature Communication 巻: 14 ページ: 8184
  • DOI: 10.1038/s41467-023-43562-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 川原の湯っこに産するカジカガエル幼生の高温耐性とシアノバクテリア・腸内細菌叢について (2024)
  • 著者名/発表者名: 井川武
  • 学会等名: 第7回ゆざわジオパーク研究成果発表会
  • 招待講演
• [学会発表] 任務と興味に身を任す：私のキャリアパスにみる表現型可塑性 (2024)
  • 著者名/発表者名: 井川武
  • 学会等名: 学術変革B「性染色体サイクル」第2回領域会議
• [学会発表] 私たちはどこから来て、どこに逝くのか (2024)
  • 著者名/発表者名: 桂 有加子
  • 学会等名: 学術変革B「性染色体サイクル」第2回領域会議
• [学会発表] XY染色体とZW染色体を同一種内にもつ日本生息のツチガエルのゲノム・性染色体解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 桂 有加子
  • 学会等名: 京都大学第353回生態研セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Sex chromosome evolution in frogs and primates (2024)
  • 著者名/発表者名: Yukako Katsura
  • 学会等名: Seminar at National Primate Research Center of Thailand
  • 国際学会
• [学会発表] ツメガエルsox9ゲノム編集個体の表現型と遺伝子型の関係性がカンポメリック異形成症と脊椎動物の顎の進化を紐解く (2023)
  • 著者名/発表者名: NusratHossain, 井川武, 鈴木誠, 田澤一朗, 中尾勇太, 林利憲, 鈴木菜花, 荻野肇
  • 学会等名: 第94回 日本動物学会大会
• [学会発表] ネッタイツメガエル4 近交系間の遺伝子発現プロファイル (2023)
  • 著者名/発表者名: 井川武, 越智陽城, 小俣和輝, 林舜, 鈴木誠, 鈴木菜花, 伊東正剛 , 小川斐女, 加藤尚志, 荻野肇
  • 学会等名: 第94回 日本動物学会大会
• [学会発表] 両生類リソースが切り開くクロスプラットフォーム研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 林利憲, 鈴木誠, 井川武, 田澤一朗, 中島圭介, 古野伸明, 岡本和子, 鈴木菜花, 越智陽城, 小俣和輝, 小川斐女, 加藤尚志, 鈴木賢一, 荻野肇
  • 学会等名: 第94回 日本動物学会大会
• [学会発表] 無尾両生類のニッチ分化に連動した高温センサーTRPA1 チャネルの機能変化と忌避行動の進化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 齋藤茂, 齋藤くれあ, 井川武, 小巻翔平, 太田利男, 富永真琴
  • 学会等名: 第94回 日本動物学会大会
• [学会発表] ネッタイツメガエルにおける母体年齢が胚発生に与える影響の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 加藤陽菜子, 井川武, 鈴木菜花, 荻野肇, 鈴木誠
  • 学会等名: 第46回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] アカガエルとアフリカツメガエルは変態期において顕著に異なる脊椎骨形成の様式を示す (2023)
  • 著者名/発表者名: 高橋雄, 内山英穂, 井川武, 難波ちよ, 荻野肇
  • 学会等名: 第46回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] 温泉ガエルの新規ゲノム決定と遺伝子発現解析による高温適応因子の同定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 井川武, 白神賢人, PriambodoBagus, 浅枝優花, 坊農秀雅, 荻野肇
  • 学会等名: 第47回 日本分子生物学会年会
• [学会発表] 日本産無尾両生類における幼生の温度嗜好性と行動様式の比較 (2023)
  • 著者名/発表者名: 原田一平, バグスプリアンボド, 荻野肇, 井川武
  • 学会等名: 日本爬虫両生類学会第62回船橋大会
• [学会発表] カジカガエル類２種の新規ゲノム決定と温度適応関連遺伝子の同定 (2023)
  • 著者名/発表者名: 井川武, 白神賢人, PriambodoBagus, 浅枝優花, 坊農秀雅, 荻野肇
  • 学会等名: 日本爬虫両生類学会第62回船橋大会
• [学会発表] 近交系ネッタイツメガエルのゲノミクスから見えてきた性染色体の入れ替わりメカニズム (2023)
  • 著者名/発表者名: 井川武
  • 学会等名: 日本爬虫両生類学会第62回船橋大会
• [学会発表] 同一種内にXYとZW染色体をもつツチガエルのゲノムと性染色体解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 桂 有加子
  • 学会等名: 日本両生類爬虫類学会第62回船橋大会
  • 招待講演
• [学会発表] 性染色体の入れ替わり現象の解明に向けて―XY染色体とZW染色体を同一種内にもつ日本生息のツチガエルを例に― (2023)
  • 著者名/発表者名: 桂 有加子
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学年会
  • 招待講演
• [学会発表] Helicobacter pylori base-excision restriction enzyme in gastric cancer. (2023)
  • 著者名/発表者名: Masaki Fukuyo, Noriko Takahashi, Katsuhiro Hanada, Ken Ishikawa, Koji Yahara, ?eslovas Venclovas, Hideo Yonezawa, Yukako Katsura, Hisaji Maki, Ikuo Uchiyama, Naoki Osada, Takako Osaki, HpGP Research Network (Constanza Camargo; Charles Rabkin), Ichizo Kobayashi.
  • 学会等名: 37th Workshop of the European Helicobacter Microbiota Study Group.
  • 国際学会
• [学会発表] ツチガエルでのXY/ZW染色体の入れ替わり期校の解明に向けて (2023)
  • 著者名/発表者名: 桂 有加子
  • 学会等名: 学術変革B「性染色体サイクル」中間報告会
• [図書] 霊長類学の百科事典 (2023)
  • 著者名/発表者名: 日本霊長類学会
  • 総ページ数: 752
  • 出版者: 丸善出版