Analysis of vitellogenesis in fish using genome genome editing technology

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K05764
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 東藤 孝 北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (60303111)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平松 尚志 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (10443920)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 卵黄形成 / 卵母細胞 / 中性脂質 / 卵黄タンパク質 / 油球 / 卵成長 / リポタンパク質

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、魚類の卵母細胞における広義の卵黄物質、すなわち中性脂質（油球）と卵黄タンパク質（卵黄球）の蓄積機構について、それらに関わる重要な分子群の機能を最先端のゲノム編集技術を用いることにより解析し、明らかにすることを目的としている。メダカを研究モデルとし、「課題1：油球形成機構の解析」と「課題2：卵黄球形成機構の解析」の2課題を設定して研究を実施した。
課題1：油球形成に重要な役割を担っていることが予想される酵素（リポタンパクリパーゼ：Lpl）について、メダカにおける2種lpl mRNA（lpl1およびlpl2）の発現を解析した結果、2種lpl mRNAはともに脂肪組織でのみ有意に高い発現を示し、また卵濾胞組織では卵黄形成の進行とともに発現量が増加し、卵成熟期には減少した。主要なタイプであるLpl1について、CRISPER/Cas9システムを用い、lpl1遺伝子への変異導入を施した個体（F0）を作出した。これらを基に、ホモ接合型変異導入個体（-/-）を含むF2の作出まで完了した。
課題2：卵黄タンパク前駆物質（ビテロジェニン：Vtg）の卵内への取り込みに必要な3種のリポタンパク質受容体（Lr7、Lr8、Lrp13）のそれぞれについて、メダカでの各mRNAの発現解析を行うとともに、各遺伝子KO魚の作出を試みた。メダカ卵母細胞の発達段階に伴うlr8およびlrp13 mRNAの発現変化を調べた結果、両mRNAの発現量はともに前卵黄形成期にピークを示した後、卵母細胞の成長の進行とともに減少した。CRISPER/Cas9システムを用い、lrl8およびlrp13-KOメダカの作出を試みた結果、lrl8についてはKO系統が作出され、その表現型解析から、Lr8が主要なVtgの受容体として機能していることが示された。また、lpl13遺伝子への変異導入が確認されたF0個体が作出された。