ステロイドホルモンによる両生類の性決定機構の解明

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22370027
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 中村 正久 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 教授 (40130025)
• キーワード: 両生類 / 性決定 / 性分化 / 歯伝子機能解析 / 性染色体 / ステロイドホルモン / トランスゲネシス / ツチガエル

研究概要

研究材料のツチガエルは同一種でありながらXY型かZW型の性決定様式をもつユニークなカエルである。この2つの性決定様式は性染色体の逆位と、その後の集団間の交配で生まれたと考えられている。最近、我々はツチガエル性染色体の逆位領域にARはアンドロゲン受容体遺伝子が存在すること、また、ZZ胚とZW胚の発現比は2:1であることを見出した。このことは、このカエルの性決定及び性分化にステロイドホルモンが大きな影響を及ぼしている事ことを示している。
本研究は、(1)両生類(ツチガエル)の性(雄)がアンドロゲンとその受容体で決まること、(2)AR遺伝子、(3)CYP17[アンドロステンジオン(AD)合成酵素]遺伝子の転写調節因子を明らかにすること、及び(4)W染色体のAR(W-AR)が致死遺伝子かどうかを明らかにする。ことにある。これらが実証できれば、アンドロゲンによる性決定のしくみが明らかになる可能性があり、脊椎動物の性決定分子機構の解明に大きく貢献すると思われる。
本年度の成果を以下に述べる。まず、(1)については、AR遺伝子を受精卵に導入したTG幼生の作製を作製してアンドロゲン添加或は未添加水で飼育した。TG幼生をアンドロゲン添加水で飼育するとZW胚は本来の生殖腺である卵巣ではなく精巣を形成した。この事実はツチガエルの性決定がアンドロゲンとその受容体(AR)で決まる事を見事に示している。ステロイドホルモンとその受容体が性決定に関わる事を世界で初めて示した。(2)(3)は、AR遺伝子及びCYP17[アンドロゲン前駆体合成酵素]遺伝子の転写調節因子を明らかにすることにあるが、そのために1細胞cDNAライブラリーの作製が必要である。この研究課題を開始して2年間でタイターの高いライブラリーを作製する事に成功した。現在、1細胞で発現する遺伝子の解析を行なっている。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究の第一の目的は、両生類性決定にステロイドとその受容体が関与している事を示す事にある。本年度にAR遺伝子を導入したTGカエルを作製しそれを実証した(論文投稿中)。従って、当初の目的を充分に果たしている。

今後の研究の推進方策

今後は、AR及びCYP17遺伝子の転写調節因子を探し出すこと、また、卵核性2倍発生法でZZ、WW胚を作製してAR遺伝子を導入し、W染色体のAR(W-AR)が致死遺伝子かどうかを明らかにする予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Is a sex-determining gene necessary for sex determination in amphibians?-steroid hormones may be the key factor (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahisa Nakamura
  • 雑誌名: Sex Dev 巻: 6(Review)(in～press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular cytogenetic characterization of telomere-specific repetitive DNA sequences in Rana rugosa (2011)
  • 著者名/発表者名: Mari suda, Yoshinobu Uno, Yumiko Mori, Yoichi Matsuda, Masahisa Nakamura
  • 雑誌名: J Exp Zool 巻: 315A ページ: 222-231
• [雑誌論文] Parathyroid hormone 1 (1-34) acts on the scales and involves calcium metabolism in goldfish (2011)
  • 著者名/発表者名: N Suzuki, J.A. Danks, Y. Maruyama, M. Ikegame, Y. Sasayama, A. Hattori, M. Nakamura, M.J. Tabata, T. Yamamoto, R. Furuya, K. Saijoh, H. Mishima, A.K. Srivastav, Y. Furusawa, T. Kondo, Y. Tabuchi, I. Takasaki, V.S. Chowdhury, K. Hayakawa, T.J. Martin
  • 雑誌名: Bone 巻: 48 ページ: 1186-1193
• [雑誌論文] Up-regulation of FSHR expression during gonadal sex determination in the frog Rena rugosa (2011)
  • 著者名/発表者名: Mari Suda, Maho Kodama, Yuki Oshima, et al
  • 雑誌名: Gen Com Endocrinol 巻: 172 ページ: 475-486
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estrogen biosynthesis in the gonad of the frog Rana ragosa (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoko Isomura, Shogo Haraguchi, Kaoru Miyamoto, et al
  • 雑誌名: Gen Com Endocrinol 巻: 207 212 ページ: 207-212
  • 査読あり