ゲノムダイナミクス研究室の南克彦さん（総研大遺伝学コースD5･学振特別研究員DC2)が、2023年11月14日-16日に名古屋で開催された第61回日本生物物理学会年会で口頭発表をおこない、「学生発表賞」を受賞しました。さらに、受賞演題の中から「蛋白質や核酸の構造に関するまたは利用した研究」の優秀な発表者に贈られる「wwPBD Student Award」にも選出されました。

• 受賞発表タイトル：Replication-dependent histone (Repli-Histo) labeling revealed that chromatin motion can determine DNA replication timing
• 学生発表賞・wwPDB Student Award 受賞者 | 日本生物物理学会
• 第61回日本生物物理学会年会
• ゲノムダイナミクス研究室　前島研究室

(左・中央) wwPDB student awardを受賞した南さん
(右) 「第61回生物物理学会年会 学生発表賞」を受賞した南さん

酒井研究室・小型魚類遺伝研究室

In vitro storage of functional sperm at room temperature in zebrafish and medaka

Takemoto K, Nishimura T, Kawasaki T, Imai Y, Levy K, Hart N, Olaya I, Burgess SM, Elkouby YM, Tanaka M, Sakai N,

Zebrafish (2023) 20, 229-235 DOI:10.1089/zeb.2023.0054
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小型魚類遺伝研究室では、ゼブラフィッシュ生殖細胞培養系における知見をもとに、ゼブラフィッシュ精子を長期間室温保存できる培養液の開発に取り組みました。その結果、大気中でpHが安定するL-15培養液に、50 Units/mlペニシリン/50 µg/ml ストレプトマイシン、25 mMグルコース、3%ウシ胎児血清、0.5% (w/v) 牛血清アルブミン、0.1 mM乳酸、10 mM Hepes (pH 7.9), 22% 滅菌MilliQ水を加えることで、少なくとも４週間ゼブラフィッシュ精子を室温で保存できることがわかりました。また、メダカの精子も乳酸濃度を２倍に上げることで、少なくとも１週間は保存できることがわかりました。この方法を用いると、精子懸濁液を0.5ml tubeに入れて封筒で輸送することが可能になり、実際に、イスラエルのHebrew University of JerusalemおよびアメリカのUniversity of California, Davisから輸送した精子が受精することを確認しました。変異体等の貴重なリソースを安価に輸送できるため、国際的なリソースの共有に役立つことが期待されます。

図：ゼブラフィッシュとメダカの精子が掲載されたZebrafishの表紙

FIGNL1 AAA+ ATPase remodels RAD51 and DMC1 filaments in pre-meiotic DNA replication and meiotic recombination

Masaru Ito*, Asako Furukohri, Kenichiro Matsuzaki, Yurika Fujita, Atsushi Toyoda, and Akira Shinohara*
*共同責任著者

Nature Communications (2023) 14, 6857 DOI:10.1038/s41467-023-42576-w

プレスリリース資料

大阪大学蛋白質研究所の伊藤将助教、藤田侑里香特任研究員（常勤）、古郡麻子准教授、篠原彰教授、近畿大学農学部の松嵜健一郎講師、国立遺伝学研究所先端ゲノミクス推進センターの豊田敦特任教授らの研究グループは、DNA組換えが活発に起こる哺乳類の生殖細胞において、DNA組換えに必要なタンパク質がDNA上の無関係な場所に結合することを防ぐ仕組みを新たに明らかにしました。

私達は、生殖器官内の生殖細胞において、父親と母親から受け継いだDNAを組換えによりシャッフルすることで、新たな遺伝情報を持つ精子や卵子を獲得します。DNA組換えの鍵を握るRAD51タンパク質は、DNAに結合することでDNA組換えをスタートさせます。これまで、RAD51タンパク質がどのように組換えが起こる場所のみを狙ってDNAに結合できるのかについては解明されていませんでした。

今回、伊藤将助教らの研究グループは、マウスをモデルとして用いることで、哺乳類の生殖細胞が、組換えが起こらない場所に結合したRAD51タンパク質を積極的に外すことで、組換えが起こる場所のみにRAD51タンパク質を結合させる仕組みを明らかにしました。この仕組みが破綻すると、DNA組換えがうまく行かなくなり、結果的に精子ができなくなります。本研究成果は、哺乳類が精子や卵子を安定的に産生する仕組みや、生命が多様性を生み出す仕組みの理解に繋がり、将来的には生殖補助医療や不妊治療への発展が期待されます。

本研究は、JSPS科学研究費の助成及び「先進ゲノム支援（PAGS）」の支援を受けて行われました。

本研究成果は、米国科学誌「Nature Communications」に、10月27日23時（日本時間）にオンライン掲載されました。

図: 哺乳類の生殖細胞においてRAD51をDNA組換え部位以外から外す仕組み
通常の生殖細胞（野生型）では、DNA組換えの鍵を握るRAD51タンパク質と、同様の機能を持つDMC1タンパク質はDNA組換えが起こる場所（組換え部位）にのみ結合し、両親由来のDNAの組換えと精子形成を促す。一方、FIGNL1タンパク質の欠損細胞（Fignl1変異体）では、RAD51/DMC1タンパク質が組換え部位から適切に外れないのみならず、組換え部位以外にも結合してしまうため、結果的に精子形成がうまくいかない。

国立遺伝学研究所の物理細胞生物学研究室では、研究をサポートしていただけるテクニカルスタッフの方を下記の内容にて募集いたします。

Function of gastrin-releasing peptide receptors in ocular itch transmission in the mouse trigeminal sensory system

Keiko Takanami*, Masaya Kuroiwa, Ren Ishikawa, Yuji Imai, Akane Oishi, Midori Hashino, Yasushi Shimoda, Hirotaka Sakamoto, Tsuyoshi Koide
*責任著者

Frontiers in Molecular Neuroscience (2023) 16:1280024 DOI:10.3389/fnmol.2023.1280024

プレスリリース資料

花粉症などのアレルギー性結膜炎では目の強いかゆみを伴いますが、これまでからだのかゆみに比べて目のかゆみが伝えられるしくみは不明でした。

情報・システム研究機構国立遺伝学研究所マウス開発研究室の高浪景子元助教（現在は奈良女子大学研究院生活環境科学系准教授）と小出 剛准教授らは、長岡技術科学大学の霜田 靖准教授、岡山大学の坂本浩隆教授らのグループとの共同研究で、脳幹の目のかゆみを伝達する神経機構について明らかにしました。

本研究では、マウスが目にかゆみ刺激を受けると、脳幹のSp5C表層の神経が特異的に活性化され、この領域に発現するGRP受容体の神経の活性化が起こることを見出しました。また、この領域にGRPを投与すると、実際には目にかゆみ刺激がないにも関わらず、目を強く引っ掻く行動がみられ、脳を刺激することで目にかゆみが誘発されることを見出しました（図）。また、Sp5CのGRP受容体発現細胞を障害すると、一部の目のかゆみ刺激に対する引っ掻き行動が抑制されました。このことから、目を含む顔のかゆみの伝達にGRPという神経ペプチドホルモンとその受容体が関与することを明らかにしました。

目のかゆみを伴うアレルギー性結膜炎（花粉症を含む）は、大気汚染などの影響を受け、世界的に増加しています。

本成果は、花粉症などの目の難治性掻痒症に対する新たな治療法の開発に貢献できる可能性があります。

本研究は、日本学術振興会（JSPS）科研費（19K06475, 22K06058, 22H02656）、国立遺伝学研究所公募型共同研究NIG-JOINT、武田科学振興財団ライフサイエンス研究助成、情報・システム研究機構、奈良女子大学の支援を受けて行われました。

本研究成果は、2023 年 11 月 30 日付で、国際科学雑誌「Frontiers in Molecular Neuroscience」にオンライン掲載されました。

図: 脳幹Sp5CにGRPを投与してSp5Cに発現するGRP受容体(GRPR)を活性化させると、目や顔を強く引っ掻く行動がみられる。

川上研究室・発生遺伝学研究室

Zebrafish: Methods and Protocols (Third edition)

James F. Amatruda, Corinne Houart, Koichi Kawakami, Kenneth D. Poss

Methods in Molecular Biology (2023) 2707

2021年はゼブラフィッシュ研究分野において2つの重要な節目でした。1つ目は、ドイツと米国で行われた、Driever博士、Nüsslein-Volhard博士、Fishman博士によって主導された最初の大規模ゼブラフィッシュ変異体スクリーニングの成果を記したDevelopment誌の特集号が1996年に出版されてから25年が経過したことです。2つ目は、Streisinger博士がゼブラフィッシュのクローンの作製を報告した先駆的な研究から40年が経過したことです。これらは、ゼブラフィッシュが脊椎動物の遺伝学における強力なツールであることを示したランドマークです。2021年には、このMethods in Molecular Biologyシリーズの前巻『Zebrafish: Methods and Protocols(第2版)』（Koichi Kawakami、E. Elizabeth Patton、Michael Orger編, 2016）が発表されてから5年が経過していました。2009年の初版（Graham J. Lieschke、Andrew C. Oates、Koichi Kawakami編）に続いた第2版は、ゼブラフィッシュ研究の拡大を反映して、「遺伝学とゲノミクス」、「疾患モデルとメカニズム」、「神経科学」という3つのセクションからなるものでした。その後もゼブラフィッシュ研究は発展を続け、世界中の研究グループが新しい技術を開発していく中で、我々は第3版を企画しました。

第3版は、ゼブラフィッシュ研究の最新の発展を反映して、４つのセクションに分かれています。第１部「疾患モデル」では、ゼブラフィッシュを使用してさまざまなヒト疾患をモデル化するための方法を記載しました。第２部「神経科学」では、脊椎動物の神経系の研究における魚類モデルの重要な役割を記載しました。第3部「再生」では、ヒトの健康にとってますます重要となっている幹細胞や再生生物学を研究するためのゼブラフィッシュを使ったツールやアプローチを紹介しました。第4部「遺伝学とゲノミクス」では、ゼブラフィッシュ研究にとって重要な遺伝学・ゲノム科学的方法論を記載しました。

川上研究室からは、以下のChapterを出版しました。 Capter11: Pradeep Lal, Hideyuki Tanabe, and Koichi Kawakami. Genetic identification of neural circuits essential for active avoidance fear conditioning in adult zebrafish. Chapter 17: Kazuhide Asakawa, Hiroshi Handa, and Koichi Kawakami. In vivo optogenic phase transition of an intrinsically disordered protein. Chapter 20: Tomoya Shiraki and Koichi Kawakami. Generation of transgenic fish harboring CRISPR/Cas9-mediated somatic mutations via a tRNA-based multiplex sgRNA expression

第3版の編集者たちが、2021年に編集を始めた時には、研究コミュニティは新型コロナウイルスによる世界的なパンデミックの最中にありました。研究者らにとって、パンデミックは実験室や研究所の閉鎖、供給チェーンの問題による重大な研究の遅延、多くのセミナーや会議の中止や延期、そしてもちろんCovid関連の病気による個人や家族への人的影響など深刻な問題をもたらしました。第３版の各章は、そのような困難な状況下で研究分野を推進させる方法を見つけ出した研究者らの回復力、創造力、献身を示すものであり、ゼブラフィッシュを用いた基礎生物学研究および医学薬学研究の将来のさらなる発展が期待できます。

A vertebrate-wide catalogue of T1R receptors reveals diversity in taste perception

Hidenori Nishihara, Yasuka Toda, Tae Kuramoto, Kota Kamohara, Azusa Goto, Kyoko Hoshino, Shinji Okada, Shigehiro Kuraku, Masataka Okabe, Yoshiro Ishimaru

Nature Ecology & Evolution 2023 Dec 13 DOI:10.1038/s41559-023-02258-8

プレスリリース資料

近畿大学農学部（奈良県奈良市）准教授 西原秀典、明治大学農学部（神奈川県川崎市）特任講師 戸田安香、同教授 石丸喜朗、東京慈恵会医科大学（東京都港区）教授 岡部正隆、情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所（静岡県三島市）教授 工樂樹洋、東京大学大学院農学生命科学研究科（東京都文京区）特任准教授 岡田晋治らの研究グループは、従来3種類しかないと考えられていた、旨味と甘味を感知する受容体を構成する遺伝子が、脊椎動物全体で11種類も存在することを発見しました。また、新たに発見した遺伝子で構成された受容体は多様なアミノ酸を感知できることも分かり、多くの脊椎動物がヒトよりも多くの旨味・甘味受容体を用いて多様な味を認識していることを明らかにしました。

本研究は日本学術振興会 科学研究費助成事業（19H03272、18K14427、20H02941、23H02168）、ロッテ財団「ロッテ重光学術賞」、明治大学科学技術研究所 重点研究（B）等の支援を受けて実施されました。

本件に関する論文が、令和5年（2023年）12月13日（水）19：00（日本時間）に、“Nature Ecology & Evolution（ネイチャー エコロジー＆エボリューション）”にオンライン掲載されます。

図: 脊椎動物におけるTAS1R遺伝子の進化について、従来の説と本研究の説との比較

　研究者交流促進プログラムは、所属する大学等のサバティカル制度等を利用して当研究所での研究を希望する研究者を、一定の期間受け入れるものです。
　応募を希望される場合は、遺伝研研究者と連絡をとり、申請の手続きをお願いします。

▶ 公募の詳細・実施要領等：http://www.rois.ac.jp/research/rep.html

▶ 応募対象者及び応募資格：
　　原則として、国内の大学等に所属する常勤研究者で、本プログラムに応募する時点でその大学等に
　有給で１年以上在籍しており、本プログラム終了時にも大学等へ継続して在籍していること

▶ 受け入れ期間：３か月以上、１年以下

▶ 応募締め切り：2024/ 1/17
　　応募する場合は、遺伝研所長による承認と推薦書の作成が必要となります。
　1月17日の遺伝研申請〆切に間に合うよう、受入研究室を探して、所内の方を通じて研究推進チームに応募してください

▶ 本プログラムを活用した研究者のインタビュー
　・八木沢 芙美 准教授（琉球大学）

発生遺伝学研究室では以下の業務を担当していただける短時間雇用職員(技術補佐員)を募集いたします。

【問合先・提出先】
　〒411-8540　三島市谷田1111　
　大学共同利用機関法人　情報・システム研究機構　国立遺伝学研究所
　発生遺伝学研究室　浅川和秀