Functions and molecular hierarchy of epigenome regulators in Drosophila piRNA pathways

果蝇 piRNA 通路中表观基因组调控因子的功能和分子层次

基本信息

批准号：
22H02669
负责人：
齋藤都暁
金额：
$ 11.15万
依托单位：
National Institute of Genetics
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

レトロトランスポゾンは、生物の次世代継承の脅威となるため、その発現は抑制状態にある。これまでの研究から、piRNAと呼ばれる小分子RNAとPIWIファミリータンパク質の複合体がレトロトランスポゾンの識別と発現の抑制に必須であることが報告されている。本研究はpiRNAによるエピジェネティックな制御機構を解析可能な培養細胞OSCとショウジョウバエ個体を活用し、レトロトランスポゾンの抑制機構を明らかにすることを目的とする。これまで生化学を駆使し、piRNA経路の上流因子候補をいくつか同定し、その分子機能を解析してきた。2022年度は、L(3)mbt遺伝子ノックアウトハエでは、脳などの体細胞株で顕著に生殖細胞由来遺伝子が発現することや、L(3)mbt遺伝子ノックアウトOSC細胞では、生殖細胞由来piRNAが発現することが報告されている。このように、piRNAの異所性発現を防ぐ重要な因子としてL(3)mbt遺伝子は知られていたが、分子機構は不明な点が多かった。今回、L(3)mbt遺伝子のパートナー遺伝子を探索し、CG2662(Lint-Oと命名)を新たに同定した(Yamamoto-matsuda et al. EMBO reports, 2022)。Lint-O遺伝子ノックアウトハエでは、L(3)mbt遺伝子ノックアウトハエと同様に、脳において、生殖細胞で本来特異的に発現する遺伝子群が異所的に発現することを見出した。さらに、腫瘍様の細胞塊が生じることを見出した。Lint-O変異体では生殖巣の体細胞において生殖細胞マーカーであるVasa遺伝子が異所的に発現しており、Lint-OがL(3)mbtと協調的に働く因子であることを生化学および遺伝学を駆使して明らかにした。以上の成果は、ゲノムにおけるpiRNA産生領域の特異性を理解する上で重要な発見であると考えられる。

逆转座子对下一代生物构成威胁，它们的表达处于压抑状态。先前的研究报告说，一个称为piRNA的小分子RNA的复合物和PIWI家族蛋白对于鉴定和抑制返回跨座子的表达至关重要。这项研究旨在通过利用培养的细胞和果蝇个体来阐明抑制后座盆地的抑制机制，这可以通过PIRNA分析表观遗传调节机制。到目前为止，我们已经使用生物化学来识别PIRNA途径的几个上游因素并分析其分子功能。在2022年，据报道，在2022年的体细胞系（例如大脑）中，生殖基因显着表达，并且在L（3）MBT基因敲除蝇中，生殖衍生的PIRNA显着表达，生殖的PIRNA在L（3）MBT基因基因敲除蛋白OSC OSC细胞中显着表达。因此，尽管L（3）MBT基因被称为预防PIRNA异位表达的重要因素，但分子机制却未知。在这里，我们搜索了L（3）MBT基因的伴侣基因，并新鉴定出的CG2662（命名为LINT-O）（Yamamoto-Matsuda等人Embo Reports，2022年）。在lint-o基因敲除蝇中，我们发现，以与L（3）MBT基因敲除蝇相同，在生殖细胞中自然表达的基因在大脑中均以代理表达。此外，发现产生了肿瘤样细胞肿块。在斑lint-O突变体中，vasa基因是一种生殖细胞标记物，在性腺的体细胞中表达，并使用生物化学和遗传学，揭示了lint-o是与L（3）MBT合作的因素。上述结果被认为是理解基因组中产生PIRNA区域的特异性的重要发现。