2017 Fiscal Year Research-status Report
陸生動物の体内受精に関わる精子運動の適応的進化の分子基盤
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16K07459
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
渡邉 明彦 山形大学, 理学部, 教授 (30250913)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 絵理子 山形大学, 学士課程基盤教育機構, 准教授 (20337405)
野口 立彦 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 進学課程, 助教 (30443005)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 体内受精 / 精子運動 / カルシウムチャネル / タンパク質リン酸化 / ゲノム編集 / 細胞内信号伝達 / 精子貯蔵 / 機能進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は陸上環境に適応した両生類とショウジョウバエを用い、体内受精の進化に関わる精子運動調節の環境適応の分子基盤を解明する。今年度は、前年度に作成したTRPV4遺伝子を標的としたアフリカツメガエルのゲノム編集個体を作成した。設計した2種類のガイドRNAは高効率で遺伝子欠損を誘発したが、全ての個体が変態期に致死となった。TRPV4欠損精子を得るためにはコンディショナルな遺伝子欠損を誘発する必要がある。一方、RT-PCRにより、アフリカツメガエル精子運動調節への関与が予想されるCa2+透過性チャネルとしてTタイプのCav3.2、SタイプのNMDA受容体、LタイプとSタイプのTRPV4、細胞膜結合型アデニル酸シクラーゼとしてSタイプのAC1、LタイプのAC7、L及びSタイプのAC8、SタイプのAC9が示唆された。アカハライモリ精子運動に関わるAC3、多くの動物の精子運動調節に関わるAC10は検出されなかった。これらの分子の精子運動調節への関わりを薬理学的に調べるために、アフリカツメガエル精子運動の評価系を作成し、運動開始要因である低浸透圧条件に対する運動精子、及び前進運動精子の出現頻度について基礎データを作成した。
一方、ショウジョウバエを用いて、前年度に引き続き、112のRNAi系統を利用して生殖細胞内での遺伝子発現を抑制し、雄の妊性への影響を調べた。その結果、精子を産生しているにもかかわらず妊性が顕著に低下した5遺伝子を得た。このうちPKA(CG12069)の精子は、野生型精子と同様に鞭毛の運動を示し、交尾後には雌の貯精器官（管状受精嚢）に入っていた。しかし、野生型精子が管状受精嚢中で活発な運動を示すのに対し、PKA(CG12069)の精子は運動を示さなかった。さらに、PKA遺伝子にナンセンス変異をもつ変異体においても、精子は産生されるが不妊であることが確かめられた。また、ショウジョウバエ亜科の80種について系統関係と雌管状受精嚢の形態形成を比較検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
計画は概ね順調に進んでいるが、ゲノム編集によるTRPV4遺伝子欠損ツメガエルが変態期における致死の表現型を示すという予想外の結果となり、TRPV4遺伝子欠損精子して精子運動調節における役割を解析することができなかったため。この問題に関しては薬理学的手法による解決を図るとともに、コンディショナルな遺伝子欠損の誘発を検討する。
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| Strategy for Future Research Activity |
アフリカツメガエル精子の運動調節に関わるカルシウムチャネルとアデニル酸シクラーゼを、薬理学的手法とゲノム編集を組み合わせて解析する。トウホクサンショウウオの精巣のRNAseqを行い、精子に発現するカルシウムチャネルとアデニル酸シクラーゼを同定する。これらの情報をアカハライモリの知見と比較検討し、それぞれの特異性を明らかにする。また、ショウジョウバエで明らかになったPKAの重要性を両生類種において薬理学的に検討し、カルシウムチャネルに関する知見と合わせてその相同性を評価する。
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| Causes of Carryover |
ゲノム編集個体作成に当初見込まれていなかった困難が生じたこと、RNAi系統の購入計画が遅れたことが理由であり、次年度に同目的で使用する計画である。
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