2019/07/24
弘前大学
基础生物学研究所
庆应义塾大学
扁形动物プラナリアには、分裂?再生による无性生殖と、精子や卵子といった生殖细胞を形成して他个体と交配する有性生殖の2つの生殖様式を使い分けるものがいます。无性个体は分裂后、ほぼすべての器官を再生しますが、生殖细胞?生殖器官だけは作らず、无性状态を维持し続けます。一方、有性个体では分裂による再生はストップし、今までもっていなかった生殖细胞を新たにつくります。この生殖様式の転换を可能にしているのが、プラナリアが全身にもつ分化多能性干细胞であり、ここから生殖细胞を含めたすべての组织を形成することができます。多くの生物が胚発生（受精卵から体を形づくっていく过程）で生殖细胞をつくることを考えると、成体になってからでも生殖细胞を新たに形成できるプラナリアは珍しい生き物だといえます。このように、プラナリアにおける无性と有性の状态の切り替えは、兴味深い现象であり、干细胞をどのように制御するかが键となっていると考えられます。
弘前大学の小林一也准教授らを中心とした研究グループは、この生殖様式の転换のしくみを解明するための第一歩として、実験的に有性个体への転换をうながすことができるリュウキュウナミウズムシを用いて、発现遗伝子を网罗的に解析できる搁狈础シーケンシングを行いました。その结果、181,393个からなる遗伝子カタログを作成することができました。またコンピューターによる网罗的な解析によって、无性个体と有性个体ではアミノ酸の代谢に関わる遗伝子群の発现が异なることを発见しました。これらの遗伝子に着目してさらに解析を进めた结果、トリプトファンの代谢产物であるセロトニンが卵巣诱导因子として机能することを実験的に証明しました。多能性干细胞や生殖细胞では分化した细胞に比べ、アミノ酸代谢や解糖系などの代谢が异なることや、セロトニンと生殖细胞の関连性は他の生物でも示唆されていたため、これらはプラナリアにのみ特异的な现象ではなさそうです。プラナリアと近縁な生物には、同じく无性生殖と有性生殖を用いる吸虫や条虫などの寄生性の扁形动物が知られており、今回プラナリアにおいて発见した特徴が他の扁形动物にも共通しているのか関心が持たれます。本研究の成果は今后、扁形动物の生殖戦略のみならず、多様な生物の干细胞制御や生殖细胞形成の机构の解明に贡献することが期待されます。
本研究成果は、2019年4月16日に国際科学誌「Scientific Reports」に掲載されました。
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