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

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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。