| 研究課題/領域番号 |
17K07417
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
野呂 知加子 日本大学, 生産工学部, 教授 (80311356)
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| 研究分担者 |
井上 菜穂子 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (00509515)
斎藤 稔 日本大学, 文理学部, 教授 (20318330)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 再生 / 無性生殖 / 有性生殖 / ヤマトヒメミミズ / シミュレーション / 脳神経系 / 分子実体 / 質量分析 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、砕片分離と再生による無性生殖を行うヤマトヒメミミズと、有性生殖のみ行う近縁種ミサカヒメミミズとの比較解析により、下記の2つの課題について解明し、再生・生殖のしくみを分子レベルで明らかにすることを目的とする。
1. 砕片分離と無性生殖の分子メカニズム
2. 有性生殖のスイッチおよび誘導物質の実体
平成29年度は、１-3）長くなると自切するメカニズム: 物質勾配のシミュレーションと分析 について、斎藤と共同研究した。ヤマトヒメミミズは体長約1cmになると後部から順に自切を開始し、約十個の断片になる(砕片分離)。これまでの研究から、自切のタイミングを決めているのは頭部であり、脳から分泌される何らかの物質によって自切が抑制されている可能性が示唆されている。そのメカニズムを明らかにするために、まずは物質の頭尾勾配を想定したシミュレーションモデルを作成した。この結果は物理系の学術雑誌に投稿中である。勾配物質として神経ペプチドを候補とし、その分布と動態を検討している。
一方、2-1) 有性生殖誘導物質/抑制物質の実体 低密度飼育の効果と個体数範囲 については、ヤマトヒメミミズの有性化誘導には飢餓と低密度飼育が有効である。3週間飢餓状態においたミミズを飼育して餌を与えても、直径10cmの寒天皿では20匹以上、6cmの皿では10匹以上の個体がいると、有性化が起こらない。これ以下の低密度でも有性化頻度にばらつきがあったので、ヤマトヒメミミズのクローン化（1個体から派生した集団）を行った。この結果、少なくとも3クローンでは有性化誘導が可能であること、この３クローンに、有性生殖のみ行うミサカヒメミミズの凍結乾燥品を餌として与えると、有性化頻度が上がることが示唆された。この凍結乾燥品に含まれる有性化促進物質について、分子実体を井上と共同で質量分析を用いて明らかにしようとしている。
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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
本研究は、砕片分離と再生による無性生殖を行うヤマトヒメミミズと、有性生殖のみ行う近縁種ミサカヒメミミズとの比較解析により、研究期間の3年間で下記の2つの課題について解明し、再生・生殖のしくみを分子レベルで明らかにすることを目的としている。
1. 砕片分離と無性生殖の分子メカニズム
2. 有性生殖のスイッチおよび誘導物質の実体
平成29年度は、１-3）長くなると自切するメカニズム: 物質勾配のシミュレーションと分析 について、斎藤と共同研究し、自切のシミュレーションモデルを作成した。論文は投稿中で、学会発表も行った。また、2-1) 有性生殖誘導物質/抑制物質の実体 低密度飼育の効果と個体数範囲 については、ヤマトヒメミミズのクローン化を行い、また、有性生殖のみ行うミサカヒメミミズの凍結乾燥品中に有性化促進物質の存在が示唆された。その分子実体について、井上と共同研究し、質量分析で明らかにしようとしている。１-1）頭部再生、および2）後部再生のメカニズムについても、抗体を用いた解析により予備的な結果を得ている。2-3)自家受精の有無と有性生殖の意義に関しては、無性生殖を行うヤマトヒメミミズは真に均一なゲノム配列を持っているかどうかについて検討するために、平成29年度にヤマトヒメミミズのクローン分離を行った。2-2）生殖巣の起源と発生/再生による位置移動については、次年度検討する。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度は、当初の研究課題のうち、１-1）頭部再生のメカニズム: 頭部7体節再生する理由 双頭再生の分子機構、および １-2）後部再生のメカニズム: ネオブラストの関与 成長帯の細胞の起源について、特に重点的に検討を行う。無性生殖するヤマトヒメミミズは、ナイフで切断した場合、8体節目以降のどの部位からも頭部7体節を再生するが、ミサカヒメミミズは不完全な4体節を再生する。両者の再生時の遺伝子発現比較解析を行い、その理由を明らかにする。後部再生については、ヤマトヒメミミズでは肛門直前にある増殖帯の細胞が関与し、これはネオブラストという中胚葉性幹細胞が起源であると考えられてきたが、ネオブラストが存在しないミサカヒメミミズでも後部再生が起こることから、後部再生に関わる細胞源について再確認を行う。１-3）長くなると自切するメカニズム: 物質勾配のシミュレーションと分析に関しては、自切抑制物質候補である神経ペプチドについて、抗体および分子分析を用いてその分布と動態を検討する。
2-1) 有性生殖誘導物質/抑制物質の実体 低密度飼育の効果と個体数範囲 については、ミサカヒメミミズの凍結乾燥品中の有性化促進物質について、分子実体を解明する。2-2) 生殖巣の起源と発生/再生による位置移動に関しては、生殖幹細胞およびそれを受け入れる生殖巣を形成する細胞の起源について、細胞マーキングや遺伝子マーカー等を使って解析する。2-3)自家受精の有無と有性生殖の意義に関しては、平成29年度に分離したヤマトヒメミミズのクローン間のゲノムを比較し、無性生殖を行うヤマトヒメミミズは真に均一なゲノム配列を持つかどうかについて検討する。
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