緑藻スジアオノリ配偶子の微細な性差から解く、細胞間の相互認識と融合の仕組み

绿藻Sudiaonori配子微小性别差异揭示细胞间相互识别和融合机制

• 批准号: 21K06242
• 负责人: 市原 健介
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06242/
• 关键词: 有性生殖; アロ認証; 海藻; ゲノム編集; 進化; 緑色植物

本研究の目的は、アオノリ配偶子間の「認識」と「融合」に重要な役割をもつタンパク質の実体と機能を明らかにすることを通して、雌雄性というものがどのような構造の違いや性質の違いから始まったものであるかを明らかにすることである。当該年度は以前行ったスジアオノリ雌雄配偶子の細胞膜および鞭毛のプロテオーム解析の結果から、配偶子間の「認識」と「融合」に関与すると思われるタンパク質を探索した。アノテーション用のデータベースには雌雄配偶子の形成過程で経時的にサンプリングしたRNAseqの結果をde novo assemblyしたものを利用した。解析の結果、鞭毛からは緑藻クラミドモナスで発見された鞭毛に存在し、雌雄や種の認識に機能すると考えられているアグルチニン様タンパク質が発見された。また、雄の細胞膜に特異的なタンパク質として、植物の受精因子として知られるGEX2遺伝子のホモログも発見することができた。今年度は新たに雌雄配偶子形成過程の細胞からRNAを抽出し、stranded RNAseqを行った。この実験と、前年度ゲノム支援で得られたIso-seqデータを利用することで、より正確な遺伝子モデルを予測する事ができた。またゲノム編集を利用したノックイン実験系の開発を試みたところ、長鎖の一本鎖DNAを利用することで、GEX2のC末端側にEGFPを付加することに成功した。今後はこのゲノム編集個体を利用して、GEX2の局在、また細胞融合の雌側因子の探索を行う予定である。

本研究的目的是通过阐明在青原配子之间的“识别”和“融合”中发挥重要作用的蛋白质的实体和功能，来阐明男性和女性性别的结构差异和性质。从差异开始。今年，我们根据之前对雄性和雌性配子的细胞膜和鞭毛的蛋白质组分析结果，寻找了被认为参与配子之间“识别”和“融合”的蛋白质。使用的注释数据库是在雄性和雌性配子形成过程中随时间采样的 RNAseq 结果的从头组装。分析的结果是，在绿藻衣藻的鞭毛中发现了一种凝集素样蛋白，该蛋白被认为具有识别性别和物种的功能。他们还发现了 GEX2 基因的同源物，该基因被称为植物受精因子，是雄性细胞膜特有的蛋白质。今年，我们新从雄性和雌性配子形成过程中的细胞中提取RNA，并进行了链RNAseq。通过使用这个实验和去年通过基因组支持获得的Iso-seq数据，我们能够预测更准确的遗传模型。他们还尝试开发利用基因组编辑的敲入实验系统，并成功利用长单链DNA将EGFP添加到GEX2的C末端。未来，我们计划利用这个基因组编辑个体来研究GEX2的定位和细胞融合的雌性因素。

项目成果

スジアオノリの多様な生殖様式：アポミクシスと有性生殖の分子メカニズム

粳稻多样化的生殖方式：无融合生殖和有性生殖的分子机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 市原健介

Gamete dimorphism of the isogamous green alga (Chlamydomonas reinhardtii), is regulated by the mating type-determining gene, MID

同配绿藻（莱茵衣藻）的配子二态性由交配类型决定基因 MID 调节

• DOI: 10.1038/s42003-022-04275-y
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 5.9
• 作者: Innami Ryoya;Miyamura Shinichi;Okoshi Masako;Nagumo Tamotsu;Ichihara Kensuke;Yamazaki Tomokazu;Kawano Shigeyuki
• 通讯作者: Kawano Shigeyuki

Application of CRISPR-Cas9 genome editing by microinjection of gametophytes of Saccharina japonica (Laminariales, Phaeophyceae)

通过显微注射海带目、褐藻纲配子体进行 CRISPR-Cas9 基因组编辑的应用

• DOI: 10.1007/s10811-023-02940-1
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 3.3
• 作者: Shen Yuan;Motomura Taizo;Ichihara Kensuke;Matsuda Yusuke;Yoshimura Ko;Kosugi Chika;Nagasato Chikako
• 通讯作者: Nagasato Chikako

スジアオノリの多様な生殖様式：アポミクシスと有性生殖の分子メカニズム

粳稻多样化的生殖方式：无融合生殖和有性生殖的分子机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 市原健介

Application of CRISPR-Cas9 genome editing by microinjection of gametophytes of Saccharina japonica (Laminariales, Phaeophyceae)

通过显微注射海带目、褐藻纲配子体进行 CRISPR-Cas9 基因组编辑的应用

• DOI: 10.1007/s10811-023-02940-1
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 3.3
• 作者: Shen Yuan;Motomura Taizo;Ichihara Kensuke;Matsuda Yusuke;Yoshimura Ko;Kosugi Chika;Nagasato Chikako
• 通讯作者: Nagasato Chikako