| 研究課題/領域番号 |
22K06322
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| 研究機関 | 埼玉医科大学 |
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研究代表者 |
周防 諭 埼玉医科大学, 医学部, 准教授 (20596845)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| キーワード | C. elegans / 交尾 / 忌避行動 / 精子 |
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| 研究実績の概要 |
動物のメスはオスからの交尾を受け入れるか拒むかの選択をする。オスから射精された精子はメス体内に貯蔵されることが知られており、貯蔵精子は交尾受け入れを決定する上で重要な要素である。しかし、精子によるメス個体の行動制御については不明な点が多い。本研究では、線虫C. elegansでの雌雄同体のオス忌避行動の制御における貯蔵精子の役割とその作用メカニズムの解明を目的としている。
線虫C. elegansにはオスと雌雄同体が存在する。雌雄同体は精子と卵子両方を産生し、自家受精を行うがオスとの交尾も行う。これまでの研究で、線虫C. elegansの雌雄同体はオスに接触されたときに速度を上昇させることを明らかにした。さらに、精子が産生できない変異体spe-26では、速度上昇が見られず、オスからの忌避行動が起きないことも明らかにした。自家受精の場合は、100%雌雄同体の遺伝子を持った子が生まれるためにオスを忌避するが、精子がない場合は子を産むためにオスから逃げなくなると考えると、適応的であると考えられる。さらに、複数の精子異常の変異体について解析を行った結果、配偶子の性決定、精子の形成、精子の機能、いずれに異常が見られる変異体についてもオス忌避行動が減少していることが確認され、精子がオス忌避行動に関与していることが確認された。また、野生型の雌雄同体をオスと交配させた後に測定した結果、交配後にはオス忌避行動が低下することを明らかにした。オスと交配した後には、50%雌雄同体の遺伝子を持った子が生まれるが、これは更に交配しても変わらない。従って、交配後はオスを忌避する利益がないので、この行動変化も適応的である。
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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
本研究では、C. elegans雌雄同体のオス忌避行動を解析することで、動物のメスがオスからの交尾を受け入れるか拒むかの選択をする機構について解明する。特に、オスから射精された精子はメス体内に貯蔵されるが、この貯蔵精子の役割とその作用メカニズムを明らかにする。線虫C. elegansには、オスと雌雄同体が存在し、雌雄同体は形態的にはメスで、自己の精子を用いた自家受精の他に、オスとの交尾も行う。雌雄同体はオスと接触すると速度を上昇させ逃げることを見出しており、この制御における精子の役割と関与する遺伝子を同定し、制御の神経メカニズムを明らかにすることを目的とする。
これまでに、雌雄同体の精子の分化、形態形成、機能に必要な遺伝子の変異体では、雌雄同体のオス忌避行動が低下していることを明らかにした。異なったメカニズムで精子の機能に異常をもたらす複数の変異体で同様の行動の異常が見られたことから、オス忌避行動には精子が必要であることが確認された。さらに、野生型の雌雄同体をオスと交配させた後に、オス忌避を計測すると、オス忌避行動は精子産生変異体と同程度に低かった。精子産生変異体を交配させた場合でも同様であった。このような行動の変化は、自己精子がある時にはオスとの交配を忌避し、精子がない場合および既にオスの精子が貯蔵されている場合にはオスとの交配を受け入れることで、雌雄同体の遺伝子がより多く子に伝わるようにできるので、適応的であると考えられる。また、神経伝達に異常のある変異体について解析を行った結果、オス忌避行動に変化が見られるものがあり、現在確認を行っている。
ここまでのところ、計画の通りに進捗しているため、（２）おおむね順調に進展している、とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
精子によるオス忌避行動の制御メカニズムを解析するために、精子シグナルに関与する可能性のある遺伝子の変異体の解析を行う。雌雄同体の体細胞が精子を認識する既知の機構に関与する遺伝子の変異体について、雌雄同体のオス忌避行動を回避することで、この経路が関与するか調べる。ここまでの解析で、配偶子の性決定、精子の形成、精子の機能、いずれに異常が見られる変異体についてもオス忌避行動が減少していることが確認されている。従って、精子が存在していても機能を持たない場合は精子による行動変化が起きない。さらに精子異常の別の変異体を解析するとともに、受精が行動変化を起こす可能性についても受精や卵子の変異体を解析することで検証する。また、精子（あるいは受精）による行動制御では生殖器官から何らかのシグナルが神経まで到達し、神経間の情報伝達が行われると考えられる。神経伝達に関与する遺伝子の変異体の解析を継続して行うことで、精子シグナルに関わる神経伝達物質を明らかにする。
C. elegansで広く用いられている野生型N2と比べ、別の野生型Hawaiian株はオスの生殖能力が高く、短時間で交尾を行うことができる。N2は長く実験室で飼育されていたことにより、交尾を必要としない環境に適応しているためと考えられているが、このメカニズムは未知であり、これがオスに起因するものか雌雄同体に起因するものかわかっていない。Hawaiian株についてオス忌避行動に違いが見られることを予備的実験で明らかにしているが、さらに詳細な解析を行う。また、Hawaiian株に変異が見られる遺伝子について解析を行うとともに、この違いと精子の関係を解析する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2022年度の実験は行動解析が中心となり、比較的低コストの実験が中心となった。また、新型コロナウイルスの影響で参加予定であった国際学会がオンラインで行われたので、旅費の支出が全くなく、次年度使用額が生じた。
2023年度はより多くの実験を行うと予想され、予定している研究費の使用ができると思われる。また、線虫株の作製など一部の実験については委託解析を行うことで次年度使用分を使用する予定である。さらに、2022年度に参加できなかった分、国内外の学会に参加したいと考えており、こちらにも次年度使用分を充てる予定である。
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