脊椎動物における温度依存型性決定初期因子、及び下流シグナルネットワークの解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13J04135
• Research Institution: The Graduate University for Advanced Studies
• Principal Investigator: 谷津 遼平 総合研究大学院大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 温度依存型性決定 / TRP / TSD / アメリカアリゲーター

Outline of Annual Research Achievements

採択者を中心とした日米の国際研究チームは米国原産のアメリカアリゲーターをモデルとして温度依存型性決定を解明すべく、共同研究を行った。ワニの全ての温度受容膜チャネル「TRP」のサブタイプを単離し、ワニのTRPチャネルをパッチクランプ法により機能解析した結果、雄の性決定温度領域と近い温度で閾値を示すTRPV4チャネルを見出した。性決定への関与を実証するため、TRPV4チャネル活性を制御する薬剤を発生時期の卵に直接塗布し、性分化への影響を調べた。その結果、雄になる温度で孵卵し、薬剤によりTRPV4チャネルの活性を抑制すると、精巣分化（雄化）に重要な遺伝子の発現が特異的に抑制され、雌化（卵巣化や卵管の発達など）した個体が認められた。さらに雌誘導温度で孵卵してTRPV4チャネルの活性化剤を塗布した場合、精巣分化に関与する遺伝子の発現が生殖腺で誘導された（雄化）。生殖腺の精巣への分化にはTRPV4が温度受容因子としての関与する重要な結果が得られた、研究成果を国際誌であるScientific Reportsに発表した（Yatsu et al., 2015）。研究成果は国内のみならず、海外でも30もの海外ニュースサイト等で報道され注目を集めた。雄および雌に発生する温度で孵卵し、いろいろな発生段階での生殖腺における遺伝子発現をRNAseqで網羅的に調べるため、性決定直前から性分化の期間中のトランスクリプトーム解析を行った。遺伝子発現の雌雄差を発生段階ごとに比較解析した結果、性決定に重要と思われる候補遺伝子を見出した。雌雄で発現の差がある興味深い遺伝子として、KDM6BやJARID2等のヒストン修復、UCP2等のエネルギー代謝、及びC/EBPA等の転写制御に関連する遺伝子を見出した。エピジェネティクスや代謝制御など広範囲の温度影響・細胞活動が性決定時期に重要であることが予測され、国際誌であるBMC Genomicsに発表した（Yatsu et al. , 2016）。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Remarks

基礎生物学研究所・生理学研究所によるプレスリリース

Research Products

• [Int'l Joint Research] サウスカロライナ医科大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: サウスカロライナ医科大学
• [Journal Article] RNA-seq analysis of the gonadal transcriptome during Alligator mississippiensis temperature-dependent sex determination and differentiation. (2016)
  • Author(s): Yatsu R, Miyagawa S, Kohno S, Parrott BB, Yamaguchi K, Ogino Y, Miyakawa H, Lowers RH, Shigenobu S, Guillette LJ Jr, Iguchi T.
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 17 Pages: 77
  • DOI: 10.1186/s12864-016-2396-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Identification and characterization of the androgen receptor from the American alligator, Alligator mississippiensis. (2015)
  • Author(s): Miyagawa S, Yatsu R, Kohno S, Doheny BM, Ogino Y, Ishibashi H, Katsu Y, Ohta Y, Guillette LJ Jr, Iguchi T.
  • Journal Title: Endocrinology Volume: 156 Pages: 2795-806
  • DOI: 10.1210/en.2015-1037
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] TRPV4 associates environmental temperature and sex determination in the American alligator. (2015)
  • Author(s): Yatsu R, Miyagawa S, Kohno S, Saito S, Lowers RH, Ogino Y, Fukuta N, Katsu Y, Ohta Y, Tominaga M, Guillette LJ Jr, Iguchi T.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5 Pages: 18581
  • DOI: 10.1038/srep18581
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Elucidation of molecular mechanism underlying temperature-dependent sex determination in Alligator mississippiensis (2015)
  • Author(s): Ryohei Yatsu, Shinichi Miyagawa, Satomi Kohno, Shigeru Saito, Makoto Tominaga, Shuji Shigenobu, Louis J. Guillette Jr., and Taisen Iguchi
  • Organizer: The 63rd NIBB Conference "Environment to Bioresponse"
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所（岡崎）
  • Year and Date: 2015-11-30 – 2015-12-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アメリカアリゲーター（Alligator mississippiensis）を用いた温度依存型性決定の研究 (2015)
  • Author(s): 谷津遼平、宮川信一、河野郷通、齋藤茂、荻野由紀子、山口勝司、勝義直、太田康彦、重信秀治、富永真琴、Louis J. Guillette, Jr.、井口泰泉
  • Organizer: ユニークな少数派実験動物を扱う若手が最先端アプローチを勉強する会
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所（岡崎）
  • Year and Date: 2015-08-18 – 2015-08-19
• [Book] Reproductive and Developmental Strategies: the Continuity of Life. Part 2: Diversity in Sex Differentiation. (2016)
  • Author(s): Miyagawa S, Yatsu R, Iguchi T.
  • Total Pages: in press
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 温度でオスとメスが決まるミシシッピーワニの性決定の仕組みにはTRPV4チャネルが関与する
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/press/2015/12/24.html
• [Remarks] 温度でオスとメスが決まるミシシッピーワニの性決定の仕組みには TRPV4チャネルが関与する
  • URL: http://www.nips.ac.jp/release/2015/12/_trpv4.html