魚類における性決定と生殖腺の性分化の分子メカニズム

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16086213
• 研究機関: 基礎生物学研究所
• 研究代表者: 長濱 嘉孝 基礎生物学研究所, 生殖生物学研究部門, 教授 (50113428)
• キーワード: 性決定 / 性分化 / 生殖腺 / エストロゲン / 性決定遺伝子(DMY) / 芳香化酵素 / DMRT1 / メダカ / ティラピア

研究概要

本研究の目的は、魚類、特にメダカとティラピアをモデル生物に用いて性決定と生殖腺の性分化の分子メカニズムを明らかにすることである。2年次の平成17年度は以下の研究を行った。
1)性決定メカニズムに関する研究:
プロモーター解析により、メダカの性決定遺伝子DMYがメダカの卵巣型芳香化酵素遺伝子の発現を抑制する作用をもつことを示した。
ティラピアの性決定期と考えられる孵化後5-7日の生殖腺で発現する遺伝子を独自に構築したマイクロアレイ系で解析することにより、XXとXYの生殖腺でそれぞれ特異的に発現する遺伝子群を単離した。さらに、単離した個々の遺伝子について定量的RT-PCRにより孵化後5-7日の変動を詳しく調べた結果、Y染色体に特異的と考えられる遺伝子がいくつか得られた。
2)性分化メカニズムに関する研究:
メダカとティラピアの卵巣分化に果たす転写制御因子Foxl2の役割を調べた。メダカとティラピアのいずれにおいてもFoxl2遺伝子の発現は卵巣分化に先立って起こり、芳香化酵素遺伝子の発現より早い。特に、ティラピア生殖腺では孵化後5日ですでにFoxl2 mRNAの発現はXX生殖腺特異的であり、また芳香化酵素遺伝子の発現に先立って起こる。ティラピアのXX受精卵にFoxl2のドミナント/ネガティブ変異体を遺伝子導入すると、XX生殖腺でありながら精巣が形成され、成熟した精子が産生された。また、プロモーター解析により、メダカとティラピアでFoxl2は転写因子Ad4BP/SF-1と協調して卵巣型芳香化酵素遺伝子の発現を促進することが明らかになった。以上の結果より、魚類においてFoxl2はXX生殖腺を卵巣に分化される重要な転写因子であり、そのターゲットは芳香化酵素遺伝子であることが強く示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Forebrain gonadotropin-releasing hormone neuronal development : insights From transgenic medaka and the relevance to X-linked Kallmann syndrome (2006)
  • 著者名/発表者名: Okubo, K.et al.
  • 雑誌名: Endocrinology 147 ページ: 1076-1084
• [雑誌論文] Suppression of steroidogenic enzyme expression during androgen-induced sex reversal in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) (2006)
  • 著者名/発表者名: Bhandari, RK.et al.
  • 雑誌名: General and Comparative Endocrinology 145 ページ: 20-24
• [雑誌論文] Liver receptor homologue-1 (lrh-1) activates the promoter of brain aromatase (cyp19a2) in a teleost fish, the medaka, Oryzias latipes (2006)
  • 著者名/発表者名: Ohmuro-Matsuyama, Y.et al.
  • 雑誌名: Molecular Reproduction and Development (In press)
• [雑誌論文] Molecular mechanisms of sex differentiation and gonadal sex differentiation in fish (2006)
  • 著者名/発表者名: Nagahama, Y.
  • 雑誌名: Fish Physiology and Biochemistry (In press)
• [雑誌論文] Ontogenic expression patterns of several nuclear receptors and cytochrome P450 aromatases in brain and gonads of the Nile tilapia Oreochromis niloticus suggests their involvement in sex differentiation (2006)
  • 著者名/発表者名: Sudhakumari, C.C.et al.
  • 雑誌名: Fish Physiology and Biochemistry (In press)
• [雑誌論文] Molecular cloning, gene expression and characterization of the third estrogen receptor of the Nile tilapia, Oreochromis niloticus (2006)
  • 著者名/発表者名: Wang, D.S.et al.
  • 雑誌名: Fish Physiology and Biochemistry (In press)
• [雑誌論文] Molecular cloning and expression of Ad4BP/SF-1 in the serial sex changing gobiid fish Trimma okinawae (2005)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y.et al.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 332 ページ: 1073-1080
• [雑誌論文] Aromatase immunoreactivity and the role of the enzymes in steroid pathways for inducing sex change in the hermaphrodite gobiid fish Trimma okinawae (2005)
  • 著者名/発表者名: Sunobe, T.et al.
  • 雑誌名: Comparative Biochemistry and Physiology, Part A 141 ページ: 54-59
• [雑誌論文] Evidence that estrogen regulates the sex change of honeycomb grouper (Epinephelus merra), a protogynous hermaphrodite fish (2005)
  • 著者名/発表者名: Bhandari, R.K.et al.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Zoology 303A ページ: 497-503
• [雑誌論文] Two types of aromatase with different encoding genes, tissue distribution and developmental expression in Nile tilapia (2005)
  • 著者名/発表者名: Chang, X.T.et al.
  • 雑誌名: General and Comparative Endocrinology 141 ページ: 101-115
• [雑誌論文] Cloning of cDNAs and the different expression of A-type cyclins and Dmc1 during spermatogenesis in the Japanese eel, a teleost fish (2005)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi-Kajiura, H.et al.
  • 雑誌名: Developmental Dynamics 232 ページ: 1115-1123
• [雑誌論文] Testicular type Sox9 is not involved in sex determination, but might be in the development of testicular structures in the medaka, Oryzias latipes (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakamoto, M.et al.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 333 ページ: 729-736
• [雑誌論文] Changes in steroidogenic enzyme and steroidogenic acute regulatory protein messenger RNAs in ovarian follicles during ovarian development of rainbow trout (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, I.et al.
  • 雑誌名: General and Comparative Endocrinology 144 ページ: 224-231
• [雑誌論文] Whole-cell electrophysiology of gonadotropin releasing hormone (GnRH) neurons that express green fluorescent protein (GFP) in the terminal nerve of transgenic medaka (Oryzias latipes) (2005)
  • 著者名/発表者名: Wayne, N.I.et al.
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 73 ページ: 1228-1234
• [雑誌論文] Cloning, expression and characterization of three types of 17β-hydroxysteroid dehydrogenases from the Nile tilapia, Oreochromis niloticus (2005)
  • 著者名/発表者名: Zhou, L.Y.et al.
  • 雑誌名: Journal of Molecular Endocrinology 35 ページ: 103-116
• [雑誌論文] Gonadal structure of the serial-sex changing fish (2005)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, Y.et al.
  • 雑誌名: Development, Growth and Differentiation 47 ページ: 7-13
• [雑誌論文] Molecular cloning and analysis of gonadal expression of Foxl2 in the medaka, Oryzias latipes (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakamoto, M.et al.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications (In press)