線虫配偶子幹細胞ニッチをつかさどるＧＰＩアンカー型蛋白質の同定と機能解析

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24570165
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 野村 一也 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30150395)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: GPIアンカー / 配偶子幹細胞 / 体細胞分裂 / 減数分裂 / 幹細胞ニッチ / プロテオグリカン / 糖鎖 / 線虫

研究実績の概要

線虫C. elegansはゲノム遺伝子配列が完全に解明されており、遺伝子の機能阻害もノックアウト株の取得やRNAiによって簡便に実施できる優れたモデル生物である。線虫の遺伝子の60-80%はヒト遺伝子に対応していることから、ヒトの病気の解明のために線虫を用いるのは極めて有効な手法である。研究代表者は、これを念頭に、線虫の糖鎖遺伝子でヒトの糖鎖遺伝子のオーソログであるものを全て同定しデータベースCGGDB (C. elegans GlycoGene Database)として世界に向けて公開した。そのデータベースに記載しているGPIアンカー型蛋白質の合成に関わる一連の経路の遺伝子を阻害すると、線虫の子孫が全く生じないことが判明した。例えばGPIアンカー合成の第一段階をつかさどる遺伝子piga-1の欠失変異株では見事に子孫が生まれない。この変異体の示す異常は生殖巣の末端で配偶子幹細胞ニッチを維持するのに働いている体細胞distal tip cell (DTC)で正常遺伝子を発現すると消失した。そこで本研究ではDTCが産生して配偶子幹細胞ニッチを維持する働きをしているGPIアンカー型蛋白質を同定することを目的に研究を実施した。線虫の全てのGPIアンカー型蛋白質遺伝子についてRNAiによる遺伝子機能阻害を行い幹細胞ニッチに存在する分裂中の幹細胞の数を数え、それらがRNAi下で激減する遺伝子を7つ同定した。その全てについてエピスタシス解析を行い、また配偶子形成において高発現しているGPIアンカータンパク質遺伝子をRNA-Seqのデータから同定し、DNAマイクロアレイの結果と遺伝子ネットワーク解析も加味して2つの遺伝子を候補遺伝子として同定した。これらを完全に欠失した欠失変異株をCRISPR-Cas9の方法で取得し、配偶子幹細胞ニッチの分裂細胞の減少を確認した。今後この二重変異株を用いてGPIアンカー型蛋白質の配偶子幹細胞ニッチ維持の分子メカニズムを解明する予定である。

備考

研究内容については随時、二つのページで紹介している。最初が野村研究室のトップページ、次が、研究内容や研究手法などを詳細に紹介しているブログ風記事である。またリンク集も充実しており、上記のweb ページは多数のアクセスを集めている。

研究成果

• [雑誌論文] RNAi screening of human glycogene orthologs in the nematode Caenorhabditis elegans and the construction of the C. elegans glycogene database (2015)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Akiyoshi, Kazuko H Nomura, Katsufumi Dejima, Daisuke Murata, Ayako Matsuda, Nanako Kanaki, Tetsuro Takaki, Hiroyuki Mihara, Takayuki Nagaishi, Shuhei Furukawa, Keiko-Gengyo Ando, Sawako Yoshina, Shohei Mitani, Akira Togayachi, Yoshinori Suzuki, Toshihide Shikanai, Hisashi Narimatsu and Kazuya Nomura
  • 雑誌名: Glycobiology 巻: 25 ページ: 8-20
  • DOI: 10.1093/glycob/cwu080
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 線虫C. elegans糖鎖遺伝子機能の網羅的スクリーニングとデータベース化―C. elegans GlycoGene Database (CGGDB)の作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 秋好紗弥香 et al., Kazuya Nomura
  • 学会等名: 第87回日本生化学会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-10-17 – 2014-10-17
• [学会発表] モデル生物線虫で探る細菌毒素の作用メカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 野村一也
  • 学会等名: 第33回 日本糖質学会 ワークショップ
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-08-11 – 2014-08-11
  • 招待講演
• [図書] 「線虫でこそわかる糖鎖の新機能の探究」 糖鎖の新機能開発・応用ハンドブック～創薬・医療からヘルスケアまで (2015)
  • 著者名/発表者名: 野村一也、秋好紗弥香、松田采子、野村和子
  • 総ページ数: 未定
  • 出版者: NTS
• [図書] "The Role of Glycosaminoglycans and Glycosylphosphatidylinositol-Anchored Proteins in the Development of Caenorhabditis elegans", In “Glycoscience: Biology and Medicine” (Taniguchi N., Endo T., Hart GW., Seeberger PH., Wong C-H. (Eds.) (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Nomura, Sayaka Akiyoshi, Ayako Matsuda, Kazuko H. Nomura
  • 総ページ数: 1568
  • 出版者: Springer-Japan
• [備考] 野村研究室のホームページ
  • URL: http://seibutsu.biology.kyushu-u.ac.jp/~nomura/index.html
• [備考] 科学を学ぶ人のために
  • URL: http://seibutsu.biology.kyushu-u.ac.jp/~nomura/diary/diary_index.htm