Analysis of antisense long non-coding RNA SUF mediated regulation of sexual differentiation in the bryophytes

反义长非编码RNA SUF介导的苔藓植物性分化调节分析

• 批准号: 22KJ1701
• 负责人: 梶原 智明
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto 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-22KJ1701/
• 关键词: 長鎖非翻訳RNA; アンチセンスRNA; 性分化; 生殖細胞分化; 転写因子ネットワーク; 有性生殖; ゼニゴケ; エピジェネティック制御

苔類ゼニゴケでは、生殖細胞分化の鍵因子BNBの下流で、常染色体にコードされるメス化促進因子FGMYBと、その逆鎖からオス特異的に転写されFGMYBをcisに発現抑制する長鎖非翻訳RNAのSUFが性分化を切り替えるスイッチとして働く。本研究は、FGMYB/SUFモジュールを中心とするゼニゴケの性分化制御機構を解析することで、長鎖非翻訳RNAが生殖系列細胞の雌雄分化を制御する仕組みを解明することを目的とする。本年度は、ゼニゴケの性分化制御に重要な転写因子ネットワークを同定するため、昨年度に作出したBNB誘導発現によるゼニゴケの生殖系列細胞様細胞の分化誘導系を用いて時系列トランスクリプトーム解析を行った。CRISPR activation（CRISPRa）遺伝子活性化システムを用いて栄養組織からBNBを異所的に発現誘導した結果、時間経過とともに野生型の生殖器官に近い遺伝子発現プロファイルを示し、先行研究で報告されている既知の性特異的遺伝子は野生型と同様の雌雄の発現パターンを示した。この結果から本実験系は、野生型では細胞数の少なさから解析が困難である性分化過程の遺伝子発現を高解像度に捕捉していることが示唆された。また、共発現ネットワーク解析を行い、生殖系列細胞分化および性分化に関与する可能性がある転写因子群を明らかにした。さらに、同誘導系を利用し、CUT&RUN法によってBNB転写因子のDNA結合箇所を解析した結果、オス株において、BNBがSUFのプロモーター領域に結合することが示唆された。SUFはトランスクリプトーム解析においてもBNBの発現誘導後に発現量が増加していたことから、オス株の生殖系列細胞においてBNBがSUFの発現を促進し、逆鎖からのSUFの転写がFGMYBの発現を抑制することで雄性分化するモデルが考えられた。

在地钱中，BNB（生殖细胞分化的关键因子）的下游，有一个在常染色体上编码的女性化促进因子 FGMYB，以及一条长的非翻译链，从其相反的链上进行雄性特异性转录并抑制 FGMYB 的表达RNA SUF 充当性别分化的开关。本研究的目的是通过分析以FGMYB/SUF模块为中心的地钱性分化控制机制，阐明长链非翻译RNA控制生殖细胞雌雄分化的机制。今年，为了确定对控制地钱性别分化重要的转录因子网络，我们利用去年通过BNB诱导表达创建的地钱生殖细胞样细胞分化诱导系统进行了时间序列转录组分析。 。使用CRISPR激活（CRISPRa）基因激活系统异位诱导营养组织表达BNB，随着时间的推移，基因表达谱与野生型生殖器官相似，这与已知的基因表达相似先前研究中报道的性别特异性基因显示出与野生型相似的男性和女性表达模式。这些结果表明，该实验系统在性分化过程中以高分辨率捕获基因表达，由于细胞数量较少，很难在野生型中进行分析。我们还进行了共表达网络分析，并鉴定了一组可能参与生殖细胞分化和性分化的转录因子。此外，使用相同的诱导系统，我们使用CUT&RUN方法分析了BNB转录因子的DNA结合位点，结果表明BNB与雄性品系中的SUF的启动子区域结合。转录组分析还表明，诱导BNB表达后，SUF的表达水平增加，表明BNB促进雄性品系生殖细胞中SUF的表达，并且SUF从相反链的转录导致FGMYB A模型的表达。有人提出通过抑制这一点来发生雄性分化。

项目成果

アンチセンス長鎖非翻訳RNA SUFの転写は苔類ゼニゴケ雌性化遺伝子FGMYBの発現抑制に重要である

反义长链非翻译RNA SUF的转录对于抑制地钱女性化基因FGMYB的表达很重要

• 发表时间: 2022
• 作者: 梶原 智明;宮崎 基;岩崎 美雪; 山岡 尚平;吉竹 良洋;安居 佑季子;西浜 竜一;河内 孝之
• 通讯作者: 河内 孝之

Transcription of antisense long non-coding RNA SUF is important for the suppression of female differentiation in the liverwort Marchantia polymorpha

反义长链非编码RNA SUF的转录对于地钱雌性分化的抑制具有重要意义

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomoaki Kajiwara;Motoki Miyazaki;Miyuki Iwasaki;Shohei Yamaoka;Yoshihiro Yoshitake;Yukiko Yasui;Ryuichi Nishihama;Takayuki Kohchi
• 通讯作者: Takayuki Kohchi

Establishment of an in vivo system to induce germline cell-like cells from somatic cells in the bryophyte Marchantia polymorpha

苔藓植物地钱体细胞诱导种系细胞样细胞体内系统的建立

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomoaki Kajiwara;Yoshihiro Yoshitake;Megumi Iwano;Shogo Kawamura;Yukiko Yasui;Shohei Yamaoka;Takayuki Kohchi
• 通讯作者: Takayuki Kohchi

ゼニゴケにおける生殖系列細胞様細胞の分化誘導系の構築

地钱类生殖细胞分化诱导体系的构建

• 发表时间: 2022
• 作者: 梶原 智明;吉竹 良洋;岩野 恵;川村 昇吾;安居 佑季子;山岡 尚平;河内 孝之
• 通讯作者: 河内 孝之

半数体生物の性染色体上の性決定遺伝子を解明 －コケがもつ現生生物最古の起源の性染色体－

阐明单倍体生物性染色体上的性别决定基因 - 在现代生物最古老的起源苔藓中发现的性染色体 -