【原】明确了根据环境区分雌雄的水蚤模型生物水蚤雌雄切换的部分主要原因！

明确了根据环境区分雌雄的水蚤模型生物水蚤雌雄切换的部分主要原因！

发现显示性别差异的基因等~期待将来在虾蟹等方面的单性养殖技术的开发应用~【研究成果要点】 分析水蚤的每个遗传因子等渗体※1的表达量，发现了显示性别差异的等渗体。 明确了雌雄根据环境切换的一部分主要原因。 迄今为止的短引线序列分析※2很困难，但通过使用长引线序列分析※3可以实现。 通过提供生态基因组学模型水蚤的遗传基因信息、性别差异构筑的分子基础、进化的理解得以推进，为甲壳类的单性养殖(只使用雌雄的养殖)技术开发做出了贡献。 概要 大阪大学研究生院工学研究科的加藤泰彦副教授、渡边肇教授等研究小组在与信息系统研究机构国立遗传学研究所的丰田敦特任教授、东京大学新领域创建科学研究科的尼塔哲尔特任助教(现千叶大学国际学术研究院副教授)、岩崎涉教授的共同研究中， 用长序列法分析了根据环境产生雌雄的水蚤转录产物※4，明确了各基因等参形态的多样性及其性别差异。 迄今为止，水蚤的基因表达分析尚未针对每个基因等参形式进行，但在此次分析中，我们确定了各基因等参形式全长的序列。 结果发现，分析的基因中半数以上会合成多种等渗体。 此外，研究人员还发现，有些基因表达了显示性别差异的等参形态。 通过对本研究中新发现的等泡沫的功能进行分析，可以期待水蚤根据环境切换雌雄的机制的阐明。 本研究成果于4月30日(星期二)在英国科学杂志《Scientific Reports》上公开。

图1 根据环境区分雌雄的水蚤研究背景 水蚤是广泛生活在淡水和咸水区域的浮游动物，长期以来一直用于生态学。 水蚤通常在遗传上以同一克隆增加，但根据环境产生多种表现型，适应周围环境的情况已经得到了明确。 性也会根据环境进行切换。 在良好的环境条件下只有雌性，但如果光周期缩短、食物不足、个体密度上升等，为了产生具有新基因组成的个体，会产生与雌性在遗传上相同的雄性。 迄今为止，已有报告称在雄性中高表达的双重性爱1(Dsx1 )基因是雄性决定基因，另外，通过短序列法鉴定了雌雄表达量不同的基因组。 真核生物的基因大多合成序列部分不同的多个等参形态。 序列的差异是在剪接过程中由于特定外显子的跳过※5和内含子的保持※6等而产生的。 结果，有报告称，活性和细胞内定位不同的各种蛋白质由同一基因合成，同一基因产生不同的表现型。 但是，传统的短序列法很难区分检测出各种同位素，水蚤中没有对每种同位素的基因表达进行详细调查的研究。研究内容 此次研究小组利用长序列法确定了雌雄根据环境切换时合成的转录产物各自的全长序列，从9，710个基因中鉴定出了共计25，654个转录产物。 其中，发现14，924个转录产物未经鉴定，5，713个基因产生了两种以上的等渗。 进而，以这些转录产物的信息为基础，采用短序列法，分析了每个等渗仪表达量的性别差异。 结果，在合成多种等渗型的5，317基因中，鉴定出了合成表达中显示性别差异的等渗型的824个基因。 其中，723个基因在基因水平上没有检测出表达量的性别差异，在此前的分析中被忽视了。 此外，该数量还表明比在基因水平上表达存在性别差异的基因数量( 613基因)要多。 这样，得到了表明在水蚤的基因表达分析中进行基因等参分析的必要性的结果。 另一方面，研究人员发现，合成性别差异等参比的基因中含有动物糖代谢的主要调控因子cre B- regulated transcription co activator ( crtc )基因。 另外，还发现与该CRTC基因等参体的表达模式相关，与糖代谢相关的基因组的表达产生了性别差异，明确了构建性别差异的部分机制。本研究成果对社会的影响(本研究成果的意义) 根据本研究成果，可以期待对水蚤中由环境决定性别的机构、动物性别差异构筑的分子基础的阐明做出贡献。 此外，已鉴定的转录产物的信息将成为进行水蚤基因表达分析的重要资源，水蚤被用作生态基因组学的模型。 另一方面，对甲壳类水蚤性别的研究，也有可能应用于商业上重要的虾和螃蟹等，有望开发出甲壳类养殖中所要求的只使用雄性或雌性的单性养殖技术。 特别记载事项 本研究成果于2024年4月30日(星期二)刊登在英国科学杂志《Scientific Reports》(在线)上。 标题:“identificati on of gene iso forms and their switching events between male and female embryos of the parthenogenetic crustacean Daphnia man 作者名称: Yasuhiko Kato，Joel H. Nitta，Christelle Alexa Garcia Perez，Nikko Adhitama，Pijar Religia，Atsushi Toyoda，Wataru Iwasaki doi:https:///10.1038/s 41598-024-59774-1 另外，本研究得到了JSPS科学研究经费基础研究( b ) 21H03602、挑战性研究(萌芽) 21K19298的资助，文部科学省学术变革领域研究( a )“非结构域型生物聚合物的生物学:生物灵活获得功能 战略”(领域代表:中川真一) 22H05598、学术变革领域研究( a )“性谱-雌雄作为连续表现型”(领域代表:立花诚) 20H04923、18H04884的资助、以及“先进基因组支援( PAGS )”110 SDGs目标 用语解说 ※1基因同工酶 由同一基因座合成但序列部分不同的RNA。 转录起始部位、转录终止部位的不同，以及外显子的跳过、内含子的保持而产生。 ※2短读取序列分析 在短读序列分析中，将提取的RNA片段化后决定各片段的序列，通过对每个基因调查被序列决定的RNA片段的数量，来估算由基因产生的RNA量，并调查该基因的作用。 另一方面，等泡沫的区别变得困难。 ※3长导线序列分析(对比) 在长序列分析中，为了确定RNA序列在每一个分子，即每一个等形上的序列，可以区分各等形来确定各自的全长。 ※4转录产物 以基因的碱基序列为基础合成(转录)的RNA。 ※5外显子的跳过在合成的RNA成熟化的过程中，从RNA中去除特定外显子区域的过程。 ※6内含子的保持 在合成的RNA成熟的过程中，在RNA中保留特定内含子区域的过程。 参考URL 加藤副教授研究者总览URL https://rd.IAI.osakau.AC.jp/ja/32f 03882 dbb8d 349.html 【加藤副教授的评论】 通过与其他设施的共同研究，获得了迄今为止被忽视的水蚤雌雄基因等参体的表达信息。 今后，通过使用基因组编辑技术等对所发现的等形式的功能进行分析，有望弄清环境依赖性的性别决定机构的全貌。