膜変性に着目した線虫母性遺伝の分子機構および生物学的意義の解析

ヒトを含む多くの真核生物において、ミトコンドリアDNAは母親からのみ遺伝することが知られている。その普遍性から母性遺伝は重要な生命現象であると考えられているが、長年その仕組みは不明であった。所属研究室の研究によって、線虫（Caenorhabditis elegans）では、受精後に精子ミトコンドリアがオートファジーで選択的に分解されることが明らかになり、その後マウスやハエでも同様の仕組みが存在することが報告された。またその後の所属研究室の研究によって、卵で発現しているALLO-1が受精後に精子ミトコンドリアに局在し、精子ミトコンドリア分解を引き起こすことが明らかになった。しかしながら、受精卵においてALLO-1が精子由来のミトコンドリアにどのように局在化するのかは、いまだ不明である。そこで本研究では、遺伝学的解析が容易な線虫を用いて、精子ミトコンドリアの認識機構を分子レベルで明らかにすることを目指す。まず2022年度は、精子ミトコンドリアの認識に関わる因子を網羅的に同定することを試みた。過去の知見などから、精子ミトコンドリアの認識に関与する可能性が高い、Ca2+について、変異体を取り寄せ、解析を行なった。並行して、未知の因子を網羅的に同定するために、変異原処理した線虫を顕微鏡観察して、父性ミトコンドリア認識に異常となる変異体を網羅的に探索した。GFPの輝度が低く、観察の効率が悪かったため、ALLO-1の局在を指標に変異体を探索するのではなく、まず精子ミトコンドリアが受精後も残っている変異体を探索することにし、その中からALLO-1の局在異常が見られるものを探索することにした。

ヒトを含む多くの真核生物において、ミトコンドリアDNAは母親からのみ遺伝することが知られている。その普遍性から母性遺伝は重要な生命現象であると考えられているが、長年その仕組みは不明であった。所属研究室の研究によって、線虫（Caenorhabditis elegans）では、受精後に精子ミトコンドリアがオートファジーで選択的に分解されることが明らかになり、その後マウスやハエでも同様の仕組みが存在することが報告された。またその後の所属研究室の研究によって、卵で発現しているALLO-1が受精後に精子ミトコンドリアに局在し、精子ミトコンドリア分解を引き起こすことが明らかになった。しかしながら、受精卵においてALLO-1が精子由来のミトコンドリアにどのように局在化するのかは、いまだ不明である。そこで本研究では、遺伝学的解析が容易な線虫を用いて、精子ミトコンドリアの認識機構を分子レベルで明らかにすることを目指す。まず2022年度は、精子ミトコンドリアの認識に関わる因子を網羅的に同定することを試みた。過去の知見などから、精子ミトコンドリアの認識に関与する可能性が高い、Ca2+について、変異体を取り寄せ、解析を行なった。並行して、未知の因子を網羅的に同定するために、変異原処理した線虫を顕微鏡観察して、父性ミトコンドリア認識に異常となる変異体を網羅的に探索した。GFPの輝度が低く、観察の効率が悪かったため、ALLO-1の局在を指標に変異体を探索するのではなく、まず精子ミトコンドリアが受精後も残っている変異体を探索することにし、その中からALLO-1の局在異常が見られるものを探索することにした。