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2018 年度 実績報告書

生殖細胞形成を制御する新規母性因子の機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 17H03686
研究機関熊本大学

研究代表者

中村 輝  熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (90323245)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード生殖細胞 / ショウジョウバエ / 母性因子 / 生殖質
研究実績の概要

多くの動物において、生殖細胞は胚発生の早い時期に確立され、体細胞とは異なる独自の制御機構により維持される。ショウジョウバエの生殖細胞は、生殖質と呼ばれる胚後極の細胞質領域に集積した母性因子の作用によって形成され、維持される。生殖細胞の形成・分化に関わる新規因子を同定・解析する目的で、RNAiを利用した遺伝学的スクリーニングを行った。具体的には、卵形成過程中期以降に発現するGAL4系統を用いて、短鎖ヘアピンRNAを発現させることにより標的遺伝子をノックダウンし、胚発生過程における生殖細胞の挙動を解析した。2267のヘアピンRNA発現系統を用いてスクリーニングした結果、170種の候補系統を抽出した。さらに、二次スクリーニングにより再現性等の検討を行った結果、一時スクリーニングと同様の異常を示す系統を37 (30遺伝子)同定した。
本年度は、これら30遺伝子の中から7遺伝子についてCRISPR-Cas9技術を用いてノックアウト系統を作成した。さらに、7遺伝子の産物と相互作用するなど機能的に関連する4遺伝子についてもノックアウト系統を作成した。また、一部の遺伝子についてはGFPをノックインした系統を作成し、タンパク質産物の分布パターンについて検討を行った。
一方、上記クリーニングとは別に、発生過程における転写プロフィールが生殖質因子と類似している機能未知遺伝子を抽出し、それら遺伝子のコックアウト系統を作成することで新たな生殖細胞形成・分化因子の同定を試みた。その結果、わずか93アミノ酸をコードするtiny pole plasm (tpp) 遺伝子をノックアウトしたメス由来の胚において、生殖細胞の形成が著しく阻害されることをみいだした。
現在これらノックアウト系統について詳細な解析を進めている。

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

着実にノックアウト系統の作成が進んでいる。劣勢致死により生殖系列モザイクを作成したクローン解析が必要になるなど、煩雑な手順を踏む必要のある遺伝子も見出されているが、表現型解析についても一歩一歩着実に進めている。また、生殖細胞形成に関わる新規因子としてtppを同定した。今後の解析を通して、新たな概念を創出する可能性を秘めた成果である。

今後の研究の推進方策

当面、現在までに作成したノックアウト系統の表現型解析を中心に研究を進めていく予定である。また、tppについては、その分子機能を明らかにすべく、より重心をシフトさせて解析にあたりたい。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] University of Copenhagen(デンマーク)

    • 国名
      デンマーク
    • 外国機関名
      University of Copenhagen
  • [雑誌論文] Maternal Nanos inhibits Importin-α2/Pendulin-dependent nuclear import to prevent somatic gene expression in the Drosophila germline2019

    • 著者名/発表者名
      Asaoka Miho、Hanyu-Nakamura Kazuko、Nakamura Akira、Kobayashi Satoru
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 15 ページ: e1008090

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1008090

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pgc suppresses the zygotically-acting RNA decay pathway to protect germ plasm RNAs in the Drosophila embryo2019

    • 著者名/発表者名
      Hanyu-Nakamura, K., Matsuda, K., Cohen, S. M. and Nakamura, A.
    • 雑誌名

      Development

      巻: 146 ページ: dev.167056

    • DOI

      10.1242/dev.167056

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Rapid and Efficient generation of GFP-knocked-in Drosophila by the CRISPR-Cas9-mediated genome editing.2019

    • 著者名/発表者名
      Kina, H., Yoshitani, T., Hanyu-Nakamura, K. and Nakamura, A.
    • 雑誌名

      Development Growth & Differentiation

      巻: 61 ページ: in press

    • DOI

      10.1111/dgd.12607

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Overlapping functions of Kruppel-like factor family members: targeting multiple transcription factors to maintain naive pluripotency of mouse embryonic stem cells.2018

    • 著者名/発表者名
      Yamane, M., Ohtsuka, S., Matsuura, K., Nakamura, A., Okano, M. and Niwa, H.
    • 雑誌名

      Development

      巻: 145 ページ: dev162404

    • DOI

      10.1242/dev.162404

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Map7/7D1 and Dvl form a feedback loop that facilitates microtubule remodeling and Wnt5a signaling2018

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi, K., Nakamura, A., Arata, M., Shi, D., Nakagawa, M., Tanaka, T., Uemura, T., Fujimori, T., Kikuchi, A., Uezu, A., Sakamoto, Y. and Nakanishi, H.
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 19 ページ: e45471~e45471

    • DOI

      10.15252/embr.201745471

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Germ-cell formation in solitary ascidians: Coexistance of preformation and epigenesist.2018

    • 著者名/発表者名
      Shirae-Kurabayashi, M. and Nakamura, A.
    • 雑誌名

      In: Reproductive and Developmental Strategies (Kobayashi, K. et al eds) Springer-Nature

      巻: - ページ: 3-18

    • DOI

      10.1007/978-4-431-56609-0_1

    • 査読あり
  • [学会発表] Drosophila tiny pole plasm encodes an evolutionary conserved protein that facilitates posterior localization of Aubergine during germ plasm assembly in the oocyte2019

    • 著者名/発表者名
      ◯A. Nakamura, H. Kina, T. Yoshitani, T. Tanaka, K. and Hanyu-Nakamura.
    • 学会等名
      The 20th Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience: RNA Neobiology
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of a new maternal factor involved in germ cell formation in the Drosophila embryos2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshitani, H. Kina, T. Tanaka, K. Hanyu-Nakamura and ◯A. Nakamura.
    • 学会等名
      Tokyo2018 Cell and Developmental Biology Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] ショウジョウバエtiny pole plasmは小タンパク質をコードし生殖質形成におけるAubergineの卵母細胞後極への輸送を促進する2018

    • 著者名/発表者名
      喜納 寛野、吉谷 崇、田中 翼、羽生-中村 賀津子、○中村 輝
    • 学会等名
      第20回日本RNA学会年会
  • [学会発表] Drosophila tiny pole plasm encodes a small protein that facilitates posterior localization of Aubergine during germ plasm assembly in the oocyte2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kina, T. Yoshitani, T. Tanaka, K. Hanyu-Nakamura and ◯A. Nakamura.
    • 学会等名
      The 13th Japanese Drosophila Research Conference
    • 国際学会
  • [備考] 発生医学研究所生殖発生分野

    • URL

      http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/germline_development/

  • [備考] ショウジョウバエPgcタンパク質は、生殖質を構成するmRNAを分解から保護する

    • URL

      http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/np100/

  • [備考] 組織の形成に関わる、細胞の「かたち」や「ならび」を調節する新しい仕組みの解明

    • URL

      http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/kikuchi2018jun/

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公開日: 2019-12-27  

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