カイコ精巣をモデルとした幹細胞維持と配偶子形成に関与する新奇遺伝子の解析

以蚕睾丸为模型分析参与干细胞维持和配子发生的新基因

• 批准号: 22KJ2389
• 负责人: 柿野 耕平
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2389/
• 关键词: カイコ; ゲノム編集; 精子形成; 機能未知遺伝子; RNA-seq; NGS解析

本研究の目的は、「カイコ精巣をモデルとした幹細胞維持と配偶子形成に関与する新奇遺伝子の解析」を通した、鱗翅目昆虫だけが獲得した特殊な精子形成機構の解明である。そこで本研究は、NGS解析を用いて幹細胞維持機構と二型精子形成に関与する新奇遺伝子(鱗翅目昆虫のみに保存された機能未知遺伝子)を探索したのちに、ゲノム編集やin silico解析を用いてその機能を明らかにすることを目的としている。具体的には、以下の３つの項目に分けて研究を行っている。項目１：幹細胞維持機構の解明、項目２：二型精子の運命決定機構の解明、項目３：改良ノックイン法の開発。本年度は、昨年度の研究結果を踏まえ、以下の研究を行った。項目１、2：昨年までに取得したカイコ精巣のRNA-seqデータの再解析を行なった。本年度は、これまでのデータに加え、公共のデータベース上に登録してある(１)カイコ組織のRNA-seqデータ、(2)ショウジョウバエの精巣のRNA-seqデータとの比較解析を行った。その結果、カイコの精巣でユニークに発現する機能未知遺伝子の存在を見出した。項目１、2：本年度は新たに11遺伝子に対してCRISPR/Cas9を用いたノックアウト実験を行った。その中の１遺伝子のノックアウトホモ個体では、正常個体を交配実験において、雌雄ともに稔性の低下が確認された。さらに、精子の観察を行ったところ、正型精子である有核精子の核の局在に異常が生じていることが確認できた。この遺伝子は、項目２の２型精子形成に関与する遺伝子であることが示唆された。項目３：ノックイン効率を好感度に検出するために、トランスジェニックカイコの作出に取り組んだ。その結果、レポーター遺伝子を発現する系統の作出に成功した。

这项研究的目的是阐明仅鳞翅目昆虫通过“分析与蚕睾丸建立的干细胞维持和配子发生的新基因”而获得的特殊精子发生机制。因此，这项研究旨在探索参与干细胞维持机制和二态性精子发生的新基因（仅在鳞翅目昆虫中保存的非正常基因），然后使用NGS分析，然后使用基因组编辑和硅分析中阐明其功能。具体而言，该研究分为三类：项目1：阐明干细胞维护机制，第2项：阐明确定型号命运的机制，第3项：开发改进的敲入方法。今年，我们根据去年研究的结果进行了以下研究。项目1和2：从去年获得的蚕睾丸的RNA-seq数据重新分析。除了先前的数据外，我们还对蚕组织的RNA-seq数据进行了比较分析，以及（2）果蝇睾丸的RNA-seq数据，这些数据已在公共数据库中注册。结果，我们发现了一个未知功能基因的存在，该基因在蚕的睾丸中唯一表达。项目1和2：今年，我们在11个基因上使用CRISPR/CAS9进行了敲除实验。在这些基因之一的基因敲除同叶中，在交配实验中，正常个体被证实在男性和女性中的生育能力降低。此外，当观察到精子时，可以证实异常在核定精子的定位中，即正常型精子。该基因被认为是第2项中的2型精子发生的基因。项目3：为了很好地检测敲击效率，我们致力于生产转基因蚕。结果，我们成功地创建了表达记者基因的线。

项目成果

カイコをモデルとした精子形成の研究基盤のためのトランスクリプトーム解析

家蚕精子发生研究基础转录组分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 柿野耕平;門宏明;日下部宜宏
• 通讯作者: 日下部宜宏

カイコ精巣をモデルとした幹細胞維持と配偶子形成に関与するカオナシ遺伝子の解析

以蚕睾丸为模型分析参与干细胞维持和配子发生的 Kaonashi 基因

• 发表时间: 2021
• 作者: 柿野耕平;門宏明;佐藤昌直;藤井告 ;日野真人;李 在満;藤田龍介;日下部宜宏;柿野耕平
• 通讯作者: 柿野耕平

カイコ精巣をモデルとした配偶子形成に関与するカオナシ遺伝子の解析

以家蚕睾丸为模型分析参与配子发生的 Kaonashi 基因

• 发表时间: 2022
• 作者: 柿野耕平;門宏明;佐藤昌直;藤井告 ;日野真人;李 在満;藤田龍介;日下部宜宏
• 通讯作者: 日下部宜宏