生殖細胞の増殖制御に関与するWnt-Piwiシグナル系の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: 動物における配偶子産生システムの制御
• 研究課題/領域番号: 26114502
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山元 大輔 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (50318812)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 幹細胞 / ショウジョウバエ / Wnt / チロシンリン酸化 / ニッチ

研究実績の概要

ヒトのX連鎖無ガンマグロブリン血症(XLA)の原因遺伝子は、非受容体型チロシンキナーゼをコードし、そのショウジョウバエホモログ、Btk29Aは、type 1とtype 2の二つのタンパク質isoformを生成する。このうち、Btkのorthologにあたるtype 2のみを失ったBtk29A[ficP]突然変異体では、卵巣に多くの未分化生殖細胞が蓄積し腫瘍が形成される。この生殖細胞過剰生成は、正常型のBtk29Aをnicheの体細胞に過剰発現させると抑制されることから、Btk29Aは体細胞のnicheで働いて生殖細胞の過剰生成を抑止すると考えられた。遺伝的epistasis解析とkinase活性の生化学的研究から、Btk29AはWnt4シグナル伝達下流のArmadillo(β-catenin)をリン酸化することでこの機能を発揮しており、チロシンリン酸化を受けたArmadilloはpiwiの発現を亢進させる結果、体細胞から生殖細胞へ未知の増殖停止シグナルが発信されると推定された。そこで本研究では、Wnt4の起源、リン酸化Armadilloによるpiwi発現促進の機構、体細胞から生殖細胞への未知のシグナルの特定、を目指すこととした。本年度は、ArmadilloがそのパートナーであるTCFと共に直接piwi遺伝子の転写を活性化する可能性を検討した。具体的にはpiwi座近傍のTCF結合コンセンサス配列のうち、最も有望視された部位を標的に、CRISPR/Cas9法によってその欠失変異の作出を試みた。Cas9によって切断可能なPAM配列をTCF結合配列近傍に見出して欠失を導入することには成功したが、生じた欠失が当該TCF結合配列にまで届かなかった。今後よりよい条件を設定し、当初目標の達成をめざす。

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

piwi座近傍の推定TCF結合配列の欠失変異は得られていないものの、CRISPR/Cas9法は期待通りに機能しており、目標達成は可能と考えられるため。

今後の研究の推進方策

今後はpiwi座を含むゲノム領域について、TCF結合コンセンサス配列へのTCFの結合を、ChIPやChIP-seqによって探査し、piwi転写の直接制御の可能性をさらに検討する。Wnt4の機能の場については、Evi(Wntless)変異を用いてautocrine作用の関与の有無を明らかにする。体細胞から生殖細胞へのシグナル同定の試みとしては、既知の分泌性シグナル遺伝子の系統的ノックダウンにより、Btk29A変異の表現型を模倣できるものを探索する。

備考

双子の遺伝子「エピジェネティクスが２人の運命を分ける」書評,公明新聞,10.27発行4面読書欄.岩波書店編集部（編）. 広辞苑を3倍楽しむ. 岩波書店. 「産後夫婦のセックスレスは誰のせい？」. AERA with Baby No. 38, 10.15発行、朝日新聞出版. マイノリティは人類が強靭に生き残るカギ！？シティリビング1530, 3面, 11.7発行, サンケイリビング新聞社.

研究成果

• [雑誌論文] From the back or front: the courtship position is a matter of smell and sight in Drosophila melanogaster males (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura, K. I., Sato, C., Yamamoto, K., and Yamamoto, D.
  • 雑誌名: J. Neurogenet. 巻: 29 ページ: 18-22
  • DOI: 10.3109/01677063.2014.968278
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Drosophila Lingerer protein cooperates with Orb2 in long-term memory formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura, S., Sakakibara, Y., Sato, K., Ote, M., Ito, H., Koganezawa, M., and Yamamoto, D.
  • 雑誌名: J. Neurogenet. 巻: 29 ページ: 8-17
  • DOI: 10.3109/01677063.2014.917644
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A fruitless upstream region that defines the species specificity in the male-specific muscle patterning in Drosophila (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayanagi, S., Toba, G., Lukacsovich, T., Ote, M., Sato, K., and Yamamoto, D.
  • 雑誌名: J. Neurogenet. 巻: 29 ページ: 23-29
  • DOI: 10.3109/01677063.2014.983101
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visually induced initiation of Drosophila innate courtship-like following pursuit is mediated by central excitatory state (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohatsu, S. and Yamamoto D.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 6 ページ: 6457
  • DOI: 10.1038/ncomms7457
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Btk29A-Mediated Tyrosine Phosphorylation of Armadillo/β-Catenin Promotes Ring Canal Growth in Drosophila Oogenesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Hamada-Kawaguchi, N. Nishida, Y., and Yamamoto D.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 10 ページ: e0121484
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0121484
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Neuroethology of male courtship in Drosophila: from the gene to behavior (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto D., Sato K., and Koganezawa M.
  • 雑誌名: J. Comp. Physiol. A. 巻: 200 ページ: 251-264
  • DOI: 10.1007/s00359-014-0891-5
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 「越境する性」の生物学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔, 佐藤耕世.
  • 雑誌名: 科学 巻: 84 ページ: 836-744
  • 査読あり
• [雑誌論文] ショウジョウバエの行動遺伝学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 下山晴彦（編）, 山元大輔 (分担執筆).
  • 雑誌名: 誠信 心理学辞典 新版, 誠信書房 巻: - ページ: 792-800
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生物の窓, 同性に求愛するハエ (2014)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔
  • 雑誌名: 現代化学 巻: 525 ページ: 36-38
• [学会発表] Dynamic central neuron activities that underlie courtship pursuit in Drosohpila male (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohatsu, S. and Yamamoto D.
  • 学会等名: 56th Annual Drosohpila Research Conference
  • 発表場所: Chicago, IL, USA.
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-08
• [学会発表] フェロモンと性行動－ハエとヒトは同じか (2014)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔.
  • 学会等名: 第15回アロマ・サイエンス・フォーラム2014.
  • 発表場所: アルカディア市ヶ谷, 千代田区, 東京
  • 年月日: 2014-12-12 – 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] Pheromone sensitive interneurons switching courtship and aggression in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Koganezawa, M., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: The Miyagi-Zao Royal Hotel and Tohoku University, Miyagi.
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] Sex-specific functions of longitudinals lacking (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato, K., Toba, G., Ito, H., Koganezawa, M., Binglong, Z., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: The Miyagi-Zao Royal Hotel and Tohoku University, Miyagi.
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] Visualizing central neuron activities that mediate male courtship behavior in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohatsu, S., Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: The Miyagi-Zao Royal Hotel and Tohoku University, Miyagi.
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] A genetic screen for Fru-target genes required for sexually-dimorphic projection patterning in Drosophila neurons. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ito, H., Sato, K., Kondo, S., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: The Miyagi-Zao Royal Hotel and Tohoku University, Miyagi.
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] Functional characterization of the calcium channel in Drosophila embryonic muscles (2014)
  • 著者名/発表者名: Hara, Y., Koganezawa, M., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: The Miyagi-Zao Royal Hotel and Tohoku University, Miyagi.
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] A possible involvement of non-cell- autonomous mechanism in shaping sexually dimorphic neuronal structures. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kato, T., Sato, K., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: The Miyagi-Zao Royal Hotel and Tohoku University, Miyagi.
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] Targeted mutagenesiss of the fruitless gene in Drorophia subobscura by the CRISPR/Cas9 system (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, R., Ote, M., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: The Miyagi-Zao Royal Hotel and Tohoku University, Miyagi.
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] Neuropeptide-expressing neurons regulate sexual receptivity in Drosophila females (2014)
  • 著者名/発表者名: Miwa, Y., Koganezawa, M., Emoto, K. and Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: The Miyagi-Zao Royal Hotel and Tohoku University, Miyagi.
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] Courtship on the treadmill: a case of Drosophila subobscura male (2014)
  • 著者名/発表者名: Higuchi, T., Kohatsu, S., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: The Miyagi-Zao Royal Hotel and Tohoku University, Miyagi.
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] TRF2 may act as a co-factor of fruitless, a neural masculinizing factor (2014)
  • 著者名/発表者名: Chowdhury, S. Z., Sato, K., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 2nd Taiwan-Tohoku University Neuroscience Workshop for Young Scientists
  • 発表場所: The Miyagi-Zao Royal Hotel and Tohoku University, Miyagi.
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-11
• [学会発表] L-leucine添加によりオートファジー不全が改善するメカニズムとは？ (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳澤比呂子, 西藤泰昌, 河上江美子, 遠藤堅太郎, 山元大輔, 小松雅明.
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川県
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Searching for neurons that regulate female sexual receptivity in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miwa, Y., Koganezawa, M., Emoto, K., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: The 37th Annual Meeting of the Molecular Biology society of Japan
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川県
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Central regulation of male courtship behavior in Drosophila melanogaster. Neural Circuits Controlling Sexual Behavior Symposium (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, D.
  • 学会等名: Janelia Farm Research Campus
  • 発表場所: Ashburn, GA, USA.
  • 年月日: 2014-11-09 – 2014-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] Drosophila subobscuraにおけるCRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集. ～種特異的な求愛行動を生み出す神経基盤の探索に向けて～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中良弥, 大手 学, 山元 大輔.
  • 学会等名: 第7回Evo-devo青年の会
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所, 三島市, 静岡県.
  • 年月日: 2014-10-11 – 2014-10-12
• [学会発表] ショウジョウバエ脳神経系の雄化因子Fruitlessがもつ転写調節以外の機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤耕世, 鳥羽岳太, 伊藤弘樹, 小金澤雅之, 山元大輔.
  • 学会等名: 第6回新学術領域研究「性差構築の分子基盤」領域会議.
  • 発表場所: 舘山寺サゴーロイヤルホテル, 浜松市, 静岡県.
  • 年月日: 2014-10-09 – 2014-10-11
• [学会発表] Molecular neuroethology of Drosophila courtship: from the gene to behavior (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, D.
  • 学会等名: Seminar at Ludwig Maximilian University
  • 発表場所: Munich, Germany.
  • 年月日: 2014-09-19 – 2014-09-30
  • 招待講演
• [学会発表] Btkはニッチで生殖細胞の増殖を停止させる (2014)
  • 著者名/発表者名: Hamada-Kawaguchi, N., Nore, F. B., Smith, C. I. E., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: 日本動物学会第85回仙台大会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス, 宮城県.
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 生殖行動の誘発に関連するpale発現ニューロンの同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤千晶, 山元大輔, 木村賢一.
  • 学会等名: 日本動物学会第85回仙台大会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス, 宮城県.
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] ショウジョウバエ脳神経系の雄化因子Fruitless がもつ転写調節以外の機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤耕世，鳥羽岳太，伊藤弘樹，小金澤雅之，山元大輔.
  • 学会等名: 日本動物学会第85回仙台大会.
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス, 宮城県.
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Does sex-specific neurite patterning involve cell-cell interactions in Drosophila central neurons? (2014)
  • 著者名/発表者名: Kato, T., Sato, K., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会.
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川県.
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 異性に対する｢好み｣の進化をもたらす神経基盤の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川由希, 上川内あづさ, 山元大輔.
  • 学会等名: 日本進化学会第16回大阪大会
  • 発表場所: 高槻現代劇場, 高槻市, 大阪府.
  • 年月日: 2014-08-21 – 2014-08-24
• [学会発表] doublesex-expressing neurons controlling female reproductive behavior in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kimura, K., Sato, C., Koganezawa, M., and Yamamoto D.
  • 学会等名: 11th International Congress of Neuroethology (ICN).
  • 発表場所: Sapporo, Hokkaido
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Neural circuitry switching between courtship and aggression in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Koganezawa, M., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: 11th International Congress of Neuroethology (ICN).
  • 発表場所: Sapporo, Hokkaido
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Neural correlates of male courtship following revealed by in vivo functional imaging in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohatsu, S. Yamamoto D.
  • 学会等名: 11th International Congress of Neuroethology (ICN).
  • 発表場所: Sapporo, Hokkaido
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] ショウジョウバエの求愛／攻撃の切り替えに関わるfruitless発現神経回路. (2014)
  • 著者名/発表者名: 小金澤雅之, 山元大輔.
  • 学会等名: 平成26年度日本動物学会東北支部大会
  • 発表場所: 岩手大学復興祈念銀河ホール, 盛岡市, 岩手県.
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-13
• [学会発表] Btk29A phosphorylates β-catenin to gate Wnt4 signaling in the niche and switches off germ cell proliferation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hamada-Kawaguchi, N., Nore, F. B., Smith, C. I. E., Yamamoto, D.
  • 学会等名: 11th Japanese Drosophila Research Conference.
  • 発表場所: Kanazawa Kagekiza, Ishikawa.
  • 年月日: 2014-06-04 – 2014-06-06
• [学会発表] Neuronal Mechanisms Underlying Species Specificity of Mating Preference (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, Y., Kamikouchi, A., and Yamamoto, D.
  • 学会等名: 11th Japanese Drosophila Research Conference
  • 発表場所: Kanazawa Kagekiza, Ishikawa.
  • 年月日: 2014-06-04 – 2014-06-06
• [学会発表] Attempting targeted mutagenesis of Drosophila subobscura by the CRISPR/Cas9 system. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, R. Toba, Gakuta. Yamamoto, D.
  • 学会等名: 11th Japanese Drosophila Research Conference.
  • 発表場所: Kanazawa Kagekiza, Ishikawa.
  • 年月日: 2014-06-04 – 2014-06-06
• [学会発表] ショウジョウバエの性行動の遺伝解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山元大輔.
  • 学会等名: 第22回生命科学セミナー
  • 発表場所: 兵庫県立大学, 神戸市, 兵庫県.
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-04-28
  • 招待講演
• [図書] Epigenetic Shaping of Sociosexual Interactions (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto D.
  • 総ページ数: 314
  • 出版者: Elsevier
• [図書] Epigenetic Shaping of Sociosexual Interactions: An epigenetic switch of the brain sex as a basis of gendered behavior in Drosophila. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato, K. and Yamamoto, D.
  • 総ページ数: 314
  • 出版者: Elsevier
• [図書] カンデル 神経科学 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kandel R. E. et al. (編), 山元大輔 (訳).
  • 総ページ数: 1696
  • 出版者: 第58章神経系の性分化.
• [備考] 日経バイオテク「オス同士の求愛行動は遺伝子と環境要因が関係、ショウジョウバエの実験で解明」
  • URL: https://bio.nikkeibp.co.jp/article/news/20150309/183034/
• [備考] 日経プレスリリース「東北大、雄同士の求愛は遺伝的素因と社会環境の影響で起きることを発見」
  • URL: http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=381811&lindID=5
• [備考] 財経新聞「東北大、ハエの同性愛行動は遺伝的素因と社会環境の相互影響で起こることを発見」
  • URL: http://www.zaikei.co.jp/article/20150308/239254.html
• [備考] The Scientist
  • URL: http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/40410/title/Unraveling-the-Female-Fruit-Fly-Mating-Circuit/