| 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, 医学部, 客員教授 (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, 准教授 (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 – 2022-03-31
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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 / シミュレーションモデル / 脳神経系 / 物質勾配 / ゲノム解析 |
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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、次の2つの課題を解明し、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
令和2年度は、1-3) 長くなると自切するメカニズム： 前年に研究分担者齋藤と共に論文発表した、物質の頭尾勾配を想定したシミュレーションを元に、頭尾勾配物質の実体について研究分担者井上と共同研究した。物質候補として、神経ペプチドFMRFamideの分布と動態について詳細に検討した。このペプチドは、頭部除去による砕片分離誘導の際に後端に集まるなど特徴的な挙動を示したので、ミミズを前・中・後の3つに切断し、このペプチドの発現について電気泳動やHPLCによって比較分析している。
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、有性化効率が高いヤマトヒメミミズ3クローンを選択して維持した。それぞれ100個体を集めて凍結保存し、ゲノムDNAを抽出した。先進ゲノム解析支援に採択されたので、このうち1クローンのDNAを遺伝研に送り、全ゲノム解析を依頼している。途中経過では、ヤマトヒメミミズの推定ゲノムサイズは約2.7Gbp、ヘテロ接合度は4.52% 、リピートが多いということである。数ヶ月後に解析結果が得られた後、これまでに得られている多くのcDNAクローンやRNAseq情報と突き合わせて、アノテーションを付ける予定である。また2-3) 自家受精の有無と有性生殖の意義 に関する情報も得られると期待している。さらに、頭部再生が不完全であるミサカヒメミミズのゲノムと比較解析することで、1-1) 頭部再生のメカニズムについて明らかにしたいと考えている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
令和元年度末で日本大学生産工学部専任教員を退職し、令和2年度から日本大学医学部 機能形態学系 細胞再生・移植医学分野 客員教授となった。生産工学部の研究室を片付けて、医学部に機器等を移管し、移設した。コロナ禍のため大学の研究室に立ち入ることができない時期があったので、完了するのに年度末までかかった。研究分担者の所属する学部でも、立ち入り禁止時期があり、学生の卒業研究や大学院生の研究が進まなかった。しかし、秋以降は徐々に研究できるようになり、研究分担者井上により、頭尾勾配物質の実体分析を進めることができた。
一方、先進ゲノム支援に採択されたので、新たな展開が期待できるようになった。遺伝研担当者に長いゲノムDNAを送るため、4種類の抽出キットを試し、3クローンのヤマトヒメミミズ凍結サンプルからDNA抽出、定量、電気泳動解析を行った。これにはおよそ3ヶ月を要したが、最終的に解析に適したDNAを得ることができた。
ヤマトヒメミミズ研究のコミュニティを作るべく、関連する学外の研究者と連絡をとった。この結果、それぞれの研究について理解が進み、リソースとしてRNAseq解析結果を活用可能であることがわかった。上記のゲノム解析結果も関係者とシェアして、研究を発展させていきたい。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3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頭部4体節を再生する。両者の再生時の遺伝子発現およびゲノム比較解析を行い、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、質量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、有性化促進物質について試験を行う。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、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。またヤマトヒメミミズのゲノム解析結果からヘテロ接合度を分析する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究がコロナ禍のためやや遅れているので、物質分析、遺伝子解析等を進めるために、次年度使用する。
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