Live-imaging of meiotic chromosome structures on the absolute time axis

減数分裂では、特異的な染色体構造のダイナミックな動的変化とそれに伴う相同組換えの一連のプロセスが時間軸に沿って秩序立って起こる。その全体像を理解するためには、動的な変化の理解が不可欠であるが、脊椎動物ではまだ適当な実験系はない。本研究では、ゼブラフィッシュにおける減数分裂全過程をカバーする精子形成培養系、メダカにおける卵巣と精巣の組織培養系および遺伝子ノックイン技術と、ゼブラフィッシュにおける卵巣イメージング法を統合して、減数分裂特異的染色体構造の動的な変化を絶対時間軸に沿ってモニターできる新規ライブイメージング法を確立することを目的とする。減数分裂期減数分裂期の染色体は特徴的な軸-ループ構造をとり、組換えの進行に伴って、相同染色体を物理的に繋ぐシナプシスを生む。そして、この構造を足場として一連の組換えタンパク質が秩序立って機能する。これらの染色体構造、シナプシス形成と組換えタンパク質群の挙動をモニターするために、個々のタンパク質の蛍光標識技術と培養系による高解像度イメージング技術が不可欠である。昨年度までに、ゼブラフィッシュではトランスジェニック技術、メダカでは生殖細胞培養法の改良を行い、精母細胞の染色体動体をイメージングできることを確認した。これを踏まえ、本年度は、sycp3-egfpトランスジェニックメダカを用いて卵巣と精巣の初代培養によるライブイメージング解析を行い、減数分裂期の各ステージにおける染色体動態を定量的に解析したところ、ザイゴテン期からパキテン期にかけて急速な染色体回転運動がおこり、その回転運動の速度には雌雄差があることが認められた。

減数分裂では、特異的な染色体構造のダイナミックな動的変化とそれに伴う相同組換えの一連のプロセスが時間軸に沿って秩序立って起こる。その全体像を理解するためには、動的な変化の理解が不可欠であるが、脊椎動物ではまだ適当な実験系はない。本研究では、ゼブラフィッシュにおける減数分裂全過程をカバーする精子形成培養系、メダカにおける卵巣と精巣の組織培養系および遺伝子ノックイン技術と、ゼブラフィッシュにおける卵巣イメージング法を統合して、減数分裂特異的染色体構造の動的な変化を絶対時間軸に沿ってモニターできる新規ライブイメージング法を確立することを目的とする。減数分裂期減数分裂期の染色体は特徴的な軸-ループ構造をとり、組換えの進行に伴って、相同染色体を物理的に繋ぐシナプシスを生む。そして、この構造を足場として一連の組換えタンパク質が秩序立って機能する。これらの染色体構造、シナプシス形成と組換えタンパク質群の挙動をモニターするために、個々のタンパク質の蛍光標識技術と培養系による高解像度イメージング技術が不可欠である。昨年度までに、ゼブラフィッシュではトランスジェニック技術、メダカでは生殖細胞培養法の改良を行い、精母細胞の染色体動体をイメージングできることを確認した。これを踏まえ、本年度は、sycp3-egfpトランスジェニックメダカを用いて卵巣と精巣の初代培養によるライブイメージング解析を行い、減数分裂期の各ステージにおける染色体動態を定量的に解析したところ、ザイゴテン期からパキテン期にかけて急速な染色体回転運動がおこり、その回転運動の速度には雌雄差があることが認められた。