ショウジョウバエ生殖細胞系列におけるX染色体数に依存した自律的な性決定機構

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本研究の目的は、ショウジョウバエ始原生殖細胞(PGC)において、X染色体上の遺伝子の発現をオス(XY)とメス(XX)で等しくする遺伝子量補償が欠如しているという成果を基に、遺伝子量補償の欠如により生み出されるX染色体上の遺伝子の発現性差によって、生殖細胞系列自律的な性が決まるのかを明らかにすることである。本年度は、まず「研究1. X染色体上の遺伝子の発現を倍加することでオスPGCがメス化するのか」を推進した。XY型PGCおいて、遺伝子量補償を担うMSL複合体を構成するすべての因子を強制発現させた結果、X染色体上の遺伝子の発現の倍加に関わるヒストンH4K16のアセチル化(H4K16ac)が誘導された。しかし、H4K16acが観察されるのは胚発生後期であり、PGCの性決定が開始する胚発生中期にはH4K16acが観察されず、XY型PGCのメス化も誘導されないことがわかった。また、「研究2. XY型PGCにおいて遺伝子量補償の欠如を導くメカニズムの解明」も推進した。本年度は、PGCで発現の高いRNA分解に関わる因子に着目し解析を行った。その結果、nanosをPGCにおいてノックダウンすると、MSL複合体構成因子の一つであるMsl1のmRNAの発現が上昇することが明らかとなった。このことから、nanosがMsl1 mRNAを分解することが、PGCにおいて遺伝子量補償が欠如している原因の一つであることが示唆された。さらに、「研究3. 始原生殖細胞のメス化に関与するX染色体上の遺伝子の同定」についても大きな進展があった。メス始原生殖細胞で高発現するX染色体上の遺伝子の一つであるCG1677遺伝子を性決定時期のメスPGCにおいてノックダウンすると、PGCがオス化した時に観察される表現型を示すことがわかった。これは、CG1677遺伝子がPGCのメス化に関与することを強く示唆する結果である。