Epigenetic regulation of transposable elements leading to sterility phenotype

转座因子的表观遗传调控导致不育表型

• 批准号: 22H02547
• 负责人: 岩崎 由香
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research (2023)Keio University (2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02547/
• 关键词: トランスポゾン; 非コードRNA; ヘテロクロマチン; 核内構造; 発生不全; エピゲノム制御; 不妊; ゲノム構造; 転写制御; 小分子RNA

本研究では、トランスポゾンの脱抑制に伴い引き起こされる不妊の表現型を統一的に説明するメカニズムの解明を目指している。本年度は、ショウジョウバエ並びに哺乳類におけるトランスポゾン発現上昇に伴う不妊を対象に解析を進めた。まず、ショウジョウバエに関しては、テロメアを構成するトランスポゾンであるHet-Aの発現脱抑制が不妊の表現型につながることを新たに見出した（Takeuchi et al., 2022）。これは、濾胞細胞におけるHet-A発現上昇が引き起こす排卵不全が不妊の大きな原因となっていることを見出した。その一方でRNA-seq等の解析から、排卵を抑制する明確な原因遺伝子を同定することはできず、Het-Aの発現上昇がなぜ排卵不全につながるかは今後の研究課題である。哺乳類については、2021年にpiRNAの機能不全がマウス以外の哺乳類雌の不妊を引き起こすことを世界に先駆けて報告した（Hasuwa et al., 2021）。一方で、不妊の表現型を引き起こす分子メカニズムの解析は困難である。そこで今年度は、哺乳類におけるpiRNAの制御機構を明らかにするための培養細胞実験系の構築をすすめた。具体的には、非生殖組織由来の培養細胞を用いて、(1)人工的にPIWI-piRNA転写制御マシナリーをレポーター上にリクルートすることで抑制を再構成する実験系を構築した。この実験系を用いることで、トランスポゾン上に構築されるヘテロクロマチン構造の詳細を理解し、ゲノムワイドな解析と併せてトランスポゾンが引き起こすゲノム上の変化の何が不妊の表現型を引き起こすかを明らかにしていきたい。

这项研究旨在阐明统一解释由转座子抑制作用引起的不育症表型的机制。今年，我们对果蝇和哺乳动物中盆地表达增加的不育症进行了分析。首先，关于果蝇，我们新发现，构成端粒的转座子的het-a表达抑制作用会导致不孕表型（Takeuchi等，2022）。这一发现是，卵泡细胞中Het-A表达升高引起的排卵失败是造成不育的主要原因。另一方面，不可能确定一个明确的病因基因，从而抑制了RNA-Seq分析的排卵，而未来的研究问题是为什么HET-A的表达增加导致排卵衰竭。对于哺乳动物，我们首先在世界上报道说，piRNA功能障碍在2021年引起非小鼠哺乳动物女性的不育症（Hasuwa等，2021）。另一方面，很难分析引起不育症表型的分子机制。因此，今年，我们一直在促进培养的细胞实验系统的构建，以阐明哺乳动物中PIRNA调节的机制。具体而言，使用源自非生殖组织的培养细胞构建了实验系统，以通过人为地募集Piwi-PiRNA转录控制机来重新建立抑制作用。使用此实验系统，我们将了解在转座子上构建的异染色质结构的细节，并与全基因组分析一起，阐明转座子引起的基因组变化导致不育症表型。

项目成果

Co-transcriptional silencing and heterochromatin formation by nuclear PIWI-piRNA complex

核 PIWI-piRNA 复合物的共转录沉默和异染色质形成

• 发表时间: 2022
• 作者: Mishima Yuichiro;Han Peixun;Ishibashi Kota;Kimura Seisuke;Iwasaki Shintaro;Yuka W. Iwasaki
• 通讯作者: Yuka W. Iwasaki

Understanding and reconstructing small RNA-mediated heterochromatin formation

理解和重建小RNA介导的异染色质形成

• 发表时间: 2022
• 作者: Takumi Tomohiro;Akira Fukao;Mari Takahashi;Yoshinori Funakami;Kodai Machida;Hiroaki Imataka;Kent E. Duncan;Takuhiro Ito;Toshinobu Fujiwara;岩崎由香
• 通讯作者: 岩崎由香

小分子 RNA による ヘテロクロマチン形成を介した転写制御

小RNA通过异染色质形成进行转录调控

• 发表时间: 2023
• 作者: Tomohiro Yamazaki;Tetsuya Yamamoto;Hyura Yoshino;Hiro Takakuwa;Sylvie Souquere;Wakana Isshiki;Mizuki Iwata;Rie Doi;Shinichi Nakagawa;Gerard Pierron;Tetsuro Hirose;岩崎由香
• 通讯作者: 岩崎由香

Generation of Stable Drosophila Ovarian Somatic Cell Lines Using the piggyBac System

使用piggyBac系统生成稳定的果蝇卵巢体细胞系

• DOI: 10.1007/978-1-0716-2380-0_9
• 发表时间: 2022
• 期刊: Methods in Molecular Biology
• 作者: Takeuchi Chikara;Murano Kensaku;Ishikawa Mitsuru;Okano Hideyuki;Iwasaki Yuka W.
• 通讯作者: Iwasaki Yuka W.