| 研究課題/領域番号 |
16K08098
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
伊藤 雅信 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 教授 (60221082)
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| 研究分担者 |
加藤 容子 京都工芸繊維大学, グローバルエクセレンス, 助教 (10534373)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ショウジョウバエ / オナジショウジョウバエ / P-element / トランスポゾン / 転移因子 / piRNA / 水平伝播 / 遺伝子導入 |
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| 研究実績の概要 |
真核生物のゲノム可塑性や進化と深い関連がうかがわれるトランスポゾンの長期的運命の解明、およびトランスポゾン利用技術の基盤形成を進めるため、ショウジョウバエのP因子をモデル系とした実験により、以下の成果を得た。
１．新規遺伝子導入ベクターの構築： キイロショウジョウバエの不完全型P因子のひとつであるKP因子は、他のP因子には見られない２つの構造上の特徴をもつ。既存の遺伝子導入ベクターを改変し、これら２つのKP因子特異的な塩基配列の両方、あるいはどちらか一方をもつ３種の新規ベクターの構築を完了した。予備実験によって、そのうちの１つが改変前より高い導入効率を持つ可能性が示された。高効率の新規導入ベクター開発に大きく前進した。
２．オナジショウジョウバエに侵入したP因子の解析： 系統センターの保存オナジショウジョウバエ系統、および野外採集系統を調査し、日本列島へのP因子侵入の時期が２００８年以前であることを明らかにした。塩基配列の詳細な解析から、日本集団のP因子は、近年ヨーロッパにおいてキイロショウジョウバエから水平伝播したP因子のコピーであることが判明したことから、P因子はこれまで考えられた以上に急速に地球全体に分布拡大したことが示唆された。トランスポゾンの初期動態の理解につながる重要な知見を得た。
３．P因子の転移制御とpiRNAの関連調査： キイロショウジョウバエ系統はP因子の転移制御に関し、いくつかのグループに分けられる。様々な強さの転移抑制を示す複数の野外系統を用いた解析により、転移抑制の分子基盤がおもに卵の細胞質に蓄積された小分子RNAであることを明らかにした。これまで充分解明されていなかった野外集団におけるP因子の転移調節の分子機構の解明の手がかりを得た。
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| 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
１．新規遺伝子導入ベクターの構築： 当初計画していた３種の新規ベクターの構築を完了し、予備実験によって既存のP因子ベクターより高い導入効率を持つ可能性が示された。しかし、このベクターの導入によるを用いた形質転換系統を多数確立するには至らなかった。現在、導入手法の改良を行なっている。また、個体への導入実験と並行して、ショウジョウバエ培養細胞を利用した転移効率検証システムの確立に着手した。
２．オナジショウジョウバエに侵入したP因子の解析： 日本列島へのP因子侵入の時期が２００８年以前であること、水平伝播したP因子の構造多型の解析により、地球規模の分布拡大が予想以上に急速に進行しつつあることを明らかにした。また、P因子の転移の結果もたらされる雑種劣性（hybrid dysgenesis)についても、ほぼ計画通りの検証を完了した。
３．P因子の転移制御とpiRNAの関連調査： H30年度に予定していた実験計画を前倒しして、P因子の転移抑制の分子基盤と低分子RNA（piRNAS)の関連を示すことができた。
４．上の項目２と３の成果に関して、適切な学会などで成果を公表することができなかった。これらに関して現在、項目２の成果は論文準備中、項目３の成果は論文投稿中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
１．新規遺伝子導入ベクターの構築： （１）３種の新規ベクターによる個体への導入実験は、DNAの顕微注入の技術改善を試み、継続する。並行して、（２）ショウジョウバエ培養細胞を用いて、ベクターの転移頻度を比較し、新規ベクターの優位性の実証を目指す。（３）実験結果から転移率の鍵となる構造上の特徴を理解し、人工ベクターの開発基盤を構築する。おもに分担者が担当する。
２．P因子の構造崩壊の解析： 現在オナジショウジョウバエにおいてP因子の構造崩壊が急速に進行していると考えられる。そこで、（１）オナジショウジョウバエを用いた構造多型の解析を優先し、雑種劣性の表現型と構造多型の関連を解明する。（２）このため、当初平成29年度に計画したキイロショウジョウバエの導入P因子の解析は、野外系統の調査に置き換える。一方、（３）オナジショウジョウバエ野外集団をさらに詳しく調査し、日本列島への侵入経路や動態を解明することで、トランスポゾンの進化戦略の理解を深める。おもに代表者が担当するが、野外個体の採集は一部研究者コミュニティの協力を仰ぐ。
３．P因子の転移制御とpiRNAの関連調査： piRNAの生産には、関連タンパク質の働きが大きく影響する可能性が指摘されている。そこで、P因子の転移制御に関して表現型の異なる系統を用い、PIWI, AGO3, AUBなどの関連タンパク質のアミノ酸配列多型がpiRNAの種類・蓄積量にどのような変化をもたらすか明らかにする。発現解析は分担者が、その他はおもに代表者が担当する。
４．成果は、今年度の日本分子生物学会、日本遺伝学会などで公表する。また、昨年度までに得られた成果は、平成29年度中に適当な学術雑誌に論文として発表する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
発注を予定していたPCRプライマーの設計が終了せず、平成28年度内納品の目処が立たなかったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
「次年度使用額」の￥5603は、平成29年度の物品費とともに、平成29年4月中に執行する。
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