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。

这项研究的目的是通过“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”，阐明鳞翅目昆虫独有的特殊精子发生机制。因此，在本研究中，我们利用NGS分析来寻找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守的功能未知的基因），然后利用基因组编辑和计算机分析来达到此目的。研究的目的是明确其功能。具体来说，我们的研究分为以下三个领域。第1项：阐明干细胞维持机制，第2项：阐明二态精子的命运决定机制，第3项：开发改进的敲入方法。今年，我们在去年研究成果的基础上，进行了以下研究。第1项和第2项：我们重新分析了去年获得的家蚕睾丸RNA-seq数据。今年，除了以往的数据外，我们还与公共数据库中注册的（1）家蚕组织的RNA-seq数据和（2）果蝇睾丸的RNA-seq数据进行了比较分析。结果，他们发现了一种功能未知的基因的存在，该基因在蚕的睾丸中独特表达。第1、2项：今年，我们利用CRISPR/Cas9对11个新基因进行了敲除实验。其中，在与正常个体的杂交实验中，发现一种基因敲除纯合子降低了雄性和雌性的生育能力。此外，当观察精子时，证实了作为正常精子的有核精子的核定位异常。该基因被认为是第2项中涉及2型精子发生的基因。第3项：为了顺利检测敲入效率，我们致力于培育转基因蚕。结果，他们成功地创造了表达报告基因的菌株。

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