橋本 翔太

橋本, 翔太

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Kwansei Gakuin University Repository

2014 年度	 修士論文要旨 生殖系列の成立に必要な因子 PRDM14 の分子進化解析  関西学院大学大学院理工学研究科 生命科学専攻	 関研究室	 橋本翔太  	 高等生物の細胞は体細胞と生殖細胞の二種類に大きく分けることができる。体細胞は一度運命決定を受けると他の細胞への分化能を失い、個体の死とともに朽ち果てるのに対し、生殖細胞は次世代の個体形成を行うことで生物の連続性を維持している。生殖細胞の形成様式には、卵に生殖細胞の運命決定因子が存在する ‘Preformation’ と初期胚において体細胞と生殖細胞の両方に分化できる多能性細胞が形成され、外的誘導因子の作用により多能性細胞から生殖細胞形成が誘導される ‘Epigenesis’ の 2 種類に分けられる。しかし、生物の進化系統樹の同じ節から別れた分岐において Preformation と Epigenesis が混在しているため、生殖細胞の形成様式は進化の特定の段階で変化したのではないと考えられている。Epigenesis で生殖細胞を形成する哺乳動物であるマウスにおいて、生殖細胞特異的遺伝子である Prdm14 を欠損させると生殖細胞の形成が見られないことから、Prdm14 は生殖細胞形成に必須の遺伝子であることが明らかとなっている。本研究室の先行研究により、 マウス PRDM14 には、「転写制御活性」、「DNA 脱メチル化誘導活性」、「多能性誘導・維持活性」の三つの主要な機能を持つことが明らかとなっている。しかしながら、マウスとゼブラフィッシュ以外の種における PRDM14 の機能、発現部位、またマウス PRDM14 の持つ主要な三つの機能がゼブラフィッシュ含めた他の種でも保存されているかどうかは不明である。本研究の目的は大きく分けて次の３つである。（１）Prdm14 遺伝子の進化的な出現時期の同定、（２）マウス Prdm14 の機能を完全に補完できる最も原始的な生物由来オーソログの同定、（３）Prdm14 分子進化解析を利用してマウス PRDM14 の機能ドメインの同定。これら三つの目的のために本研究では、マウス ESCs に異なる生物種由来の PRDM14 を ESCs に強制発現させ、マウス PRDM14 の主要な機能である「転写抑制制御」・「DNA 脱メチル化誘導」・「多能性誘導・維持活性」の機能補完実験を行った。その結果、ヒト、ゼブラフィッシュの PRDM14 には「転写制御活性」、「DNA 脱メチル化活性」、「多能性維持・再獲得活性」が確認できたのに対し、ウニの PRDM14 では三つの機能全て確認できなかった。以上の結果から、マウス PRDM14 の主要な機能は、棘皮動物と硬骨魚類の共通祖先の段階では獲得されておらず、棘皮動物と硬骨魚類の共通祖先から硬骨魚類に進化する過程で獲得された可能性が考えられる。またマウス、ヒト、ゼブラフィッシュ、ウニ PRDM14 の配列比較を行ったところ、マウス PRDM14 の機能に重要と考えられる候補領域の抽出に成功した。生殖細胞において発現が観察されないゼブラフィッシュ PRDM14 がマウス PRDM14 の機能を完全に補完できたことから、硬骨魚類と哺乳類の共通祖先から哺乳類に進化する過程において、生殖細胞特異的な PRDM14 の発現誘導機構を獲得した結果、生殖細胞の成立に重要な因子として適応した可能性が推測できる。 

生殖系列の成立に必要な因子PRDM14の分子進化解析

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生殖系列の成立に必要な因子PRDM14の分子進化解析

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