| 研究課題/領域番号 |
18K06352
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
松本 緑 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (00211574)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | プラナリア / ３倍体 / 減数分裂 / 染色体分配 / 中心体 |
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| 研究実績の概要 |
扁形動物リュウキュウナミウズムシDugesia ryukyuensisは、自然界に２倍体と３倍体が共存する。さらにそれぞれの核相に、分裂により増殖する無性個体と、雌雄同体の生殖器官を持つ有性個体が存在する。３倍体動物は一般的に、減数第一分裂での相同染色体の対合が多価染色体となり、正常に分配が起こらないために、不妊になるというのが生物学の通説である。
しかし、研究代表者は先行研究でリュウキュウナミウズムシの３倍体有性個体は有性生殖により次世代を産生すること、その減数分裂では精子と卵の形成過程に異なる機構が存在することを明らかにした(Kobayashi et al.2008, Chinone et al.2014)。雄性生殖細胞では減数第一分裂開始前の時点で既に染色体を１セット削減し、２倍体細胞となり減数分裂し１倍体の精子を産生する。一方、雌性生殖細胞では、減数第一分裂開始時にはまだ３倍体であり、減数第一分裂中期以降に染色体削減が行われ、２倍体または１倍体の卵を産生する。特に、雌性生殖細胞において減数第一分裂後期と推測される細胞では、染色体が３つの塊に分かれ、３つの紡錘体極が観察された。
昨年度は、減数第一分裂前期における染色体対合に必要なシナプトネマ複合体を構成するタンパク質SYCP-1に着目し、３倍体プラナリアにおいてもSYCP-1はシナプトネマ複合体の架橋構造部に存在し、２価染色体を形成していることを示した。
本年度は、リュウキュウナミウズムシにおける中心体関連遺伝子の存在について調べるとともに、昨年度の雌性生殖細胞におけるSYCP-1の機能解析の継続と雄性生殖細胞の染色体削減時期について確認した。
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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
扁形動物は進化の過程で中心体を消失したとされている。リュウキュウナミウズムシにおける中心体の有無を確認するために、その構成分子を、RNAseqのデータより探索した。その結果、他の扁形動物と同様に中心体構成分子のほとんどが欠けていることが示唆された。また、解離細胞に対して中心体構成分子であるγ-チューブリンで免疫組織化学染色を行った結果、分裂中の細胞にすらγ-チューブリンのシグナルは確認できなかった。これらの結果から、リュウキュウナミウズムシでも中心体が存在せず、それゆえ3倍体性を維持しながらも卵母細胞は配偶子の形成が可能なのではないかと考えられる。
昨年度に局在を検討したSYCP1についてRNAiを用いて機能解析を行った。RNAi個体では、減数第一分裂前期パキテン期様の卵母細胞において染色体が細胞内に散在している様子が観察された。このことから、その後、減数第一分裂後期の卵母細胞において、染色体分離の乱れが起こり、減数分裂の進行が停止すると考えられる。また、3倍体の正常個体でも少数ながらパキテン期様の卵母細胞内に染色体が散在している様子が観察された。先行研究により、正常な3倍体の卵母細胞でも多価染色体が観察されたことと原因を同じくするものと予想される。
リュウキュウナミウズムシ精巣内の細胞を３種の生殖細胞マーカーを用いて分化のステージングを行なっている。Dr-gh4発現はネオブラスト・生殖幹細胞・精原細胞、Dr-vasa発現は精原細胞・精母細胞、Dr-L10発現は精母細胞以降で観察された。これより、gh4発現細胞は、vasaの発現時期と被らない、ネオブラストと生殖幹細胞であると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
精巣内の有性化個体を切断・再生させると、生殖器官は一旦退縮したのち、再生されることを利用して、再生時期の個体の中からDr-gh4の発現は検出されるが、Dr-vasaの発現は検出されない再生個体を選び、この個体の解離細胞に対し、蛍光 ISHを行い、gh4発現細胞の核相を観察することから、雄性減数分裂では生殖細胞系列に分化する時点で染色体削減が行われているかいなかを確認する。
また、プラナリアの減数分裂の観察は私たちのみが研究しており、その分裂像は３倍体では観察しているが２倍体での観察研究は皆無である。２倍体個体の減数分裂像を明らかにするために、２倍体系統を作成している。これを用いて、減数分裂像を観察することを目指している。また３倍体個体は２倍体個体に比べて成長速度が早い。この違いの原因を見るために両無性個体よりRNAseqを行い、発現量の違いを調べ、その成長の違いの原因を比較することを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2倍体と3倍体における成長などの生理現象の違いを明らかにするために、来年度は2倍体と３倍体のRNAseqを行う計画なので、RNAseqを業者に委託するため、その費用と解析費を次年度使用額することにしました
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