膜変性に着目した線虫母性遺伝の分子機構および生物学的意義の解析

以膜变性为重点分析线虫母系遗传的分子机制及生物学意义

基本信息

批准号：
22KJ0444
负责人：
法月拓也
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0444/
关键词：
母性遺伝受精オートファジー精子ミトコンドリア線虫

项目摘要

ヒトを含む多くの真核生物において、ミトコンドリアDNAは母親からのみ遺伝することが知られている。その普遍性から母性遺伝は重要な生命現象であると考えられているが、長年その仕組みは不明であった。所属研究室の研究によって、線虫（Caenorhabditis elegans）では、受精後に精子ミトコンドリアがオートファジーで選択的に分解されることが明らかになり、その後マウスやハエでも同様の仕組みが存在することが報告された。またその後の所属研究室の研究によって、卵で発現しているALLO-1が受精後に精子ミトコンドリアに局在し、精子ミトコンドリア分解を引き起こすことが明らかになった。しかしながら、受精卵においてALLO-1が精子由来のミトコンドリアにどのように局在化するのかは、いまだ不明である。そこで本研究では、遺伝学的解析が容易な線虫を用いて、精子ミトコンドリアの認識機構を分子レベルで明らかにすることを目指す。まず2022年度は、精子ミトコンドリアの認識に関わる因子を網羅的に同定することを試みた。過去の知見などから、精子ミトコンドリアの認識に関与する可能性が高い、Ca2+について、変異体を取り寄せ、解析を行なった。並行して、未知の因子を網羅的に同定するために、変異原処理した線虫を顕微鏡観察して、父性ミトコンドリア認識に異常となる変異体を網羅的に探索した。GFPの輝度が低く、観察の効率が悪かったため、ALLO-1の局在を指標に変異体を探索するのではなく、まず精子ミトコンドリアが受精後も残っている変異体を探索することにし、その中からALLO-1の局在異常が見られるものを探索することにした。

在包括人类在内的许多真核生物中，线粒体DNA仅从母亲那里继承。由于其普遍性，孕产妇的继承被认为是一种重要的生活现象，但是多年来其机制一直未知。我们实验室的研究表明，施肥后，秀丽隐杆线虫中自噬有选择地降解了精子线粒体，此后据报道，小鼠和飞行中存在类似的机制。附属研究实验室的随后研究表明，卵子中表达的Allo-1在受精后定位于精子线粒体，导致精子线粒体降解。但是，在受精卵中，Allo-1如何定位到精子衍生的线粒体还有待观察。因此，在这项研究中，我们旨在使用易于遗传分析的线虫在分子水平上阐明精子线粒体的识别机制。首先，在2022年，我们试图全面识别精子线粒体识别的因素。根据过去的发现，对突变体进行了排序和分析Ca2+，这很可能与精子线粒体的识别有关。同时，为了全面地识别未知因素，在显微镜下观察到了诱变的线虫，以全面搜索父亲线粒体识别异常的突变体。由于GFP的亮度较低，观察效率较差，而不是使用Allo-1作为指标的定位来寻找突变体，而是决定首先寻找受精后的精子线粒体中留在精子线粒体中的突变体，然后搜索那些表现出异常定位的突变体。