哺乳類の性決定機構の起源と進化—有袋類のオスは遺伝的にどのように決められるのかー
Understanding the evolution of sex determining systems through functional analysisof marsupial SRYs
総合研究大学院大学
桂 有加子
派遣期間
2013 年 4 月 1 日～2013 年 9 月 30 日
Prince Henry's Institute of Medical Research, Monash Medical Centre,
研究機関
246 Clayton Road, Clayton VIC 3168
研究指導者
Prof. Vincent Harley

Sex determination systems vary among organisms. In the species where sex is genetically determined, a geneon the sex chromosome determines sex of an individual. It is believed that such male-determining genes derive from adifferent origin, and have independently evolved in each lineage such as mammals, birds, and fishes. In a XY system forsex-determination, the sex determining gene is located on the Y chromosome. In placental mammals, known aseutherians that include humans and mice, SRY on the Y chromosome is the male-determining gene. To understand how
marsupial male can be genetically determined, we have identified molecular evolution and function of male determining
gene SRY, and identified testis-expressed genes in marsupials by transcriptome analyses. Based on the molecularevolutionary and biochemical analyses, marsupial (wallabies, koalas and so on) SRY sequences are not conserved wellcompared to eutherian SRY, but the function of marsupial SRY is similar to eutherians. This study suggests thatmarsupial male determining gene is also SRY.

研究目的

X 染色体上にあるが、単孔類では常染色体上にある。こ性決定のしくみは生物により異なり、多様に進化してきのような観察事実から、これまで SRY は真獣類と有袋類た。遺伝的にオスが決められる種では、Y 染色体上の遺の共通祖先で誕生したと考えられてきた。しかし、有袋伝子が性を決める。その遺伝子は雄性決定遺伝子と呼類での SR Y の機能とその進化プロセス、また有袋類独ばれ、オスの未分化精巣ではじめに発現し、下流遺伝子を制御することにより精巣の発達を促す。様々な遺伝自の性決定機構については研究がほとんど行われていないため、哺乳類のなかで性決定機構がどのように進化して、いつ SRY がオス決定の機能を獲得したのかに子がこれまでに雄性決定遺伝子として報告されているついてはわかっていない。

が、それらの遺伝子の起源は異なり、各系統で独自に有袋類を用いた実験・解析により、哺乳類の雄性雄性決定遺伝子を獲得したと考えられている。

決定遺伝子（SRY）はいつ、どのようにオス決定の機

私は、これまで哺乳類を対象に雄性決定遺伝子 SRY能を獲得し、進化してきたのか、有袋類独自のオスがいつ、どのように誕生したのかについて研究してきた。

決定•分化のしくみは何かを明らかにする。

哺乳類のなかでも初期に分化した有袋類は SRY のホモログを Y 染色体上にもっているが、単孔類はもっていな
い。また、SRY は染色体間の組換え抑制により SOX3 から分化したと考えられていて、真獣類•有袋類の SOX3 は

具体的には、有袋類 SRY の分子進化学的解析により、有袋類 SRY が真獣類とは異なる機能分化を経て進化してきた可能性を検討する。また、データ解析

により示された系統間で異なる SRY のアミノ酸置換に必須のアミノ酸 (R75W)、カンガルーでは SRY タンの意義、有袋類 SRY がオス決定能をもっているかどパク質の三次元構造に重要なアミノ酸 (Y124F)等、うかについて実験的に評価する。

20 種類のアミノ酸に置換がみつかった。そのことか
ら、有袋類と真獣類の SRY が異なる機能分化を経た研究経過
これまでに、以下の解析を行っている。
1) 有袋類 SRY 遺伝子の塩基配列収集
有袋類 SRY の塩基配列は、データベースから入手できる種が限られているため、現有の有袋類 DNAサンプルを用いて、SRY の塩基配列を周辺領域を含めて同定した。
2) 分子進化学的解析:有袋類と真獣類 SRY の進化プ
ロセス
有袋類・真獣類 SRY のアミノ酸配列を整列・比較可能性があると考えた。そこで、有袋類 SRY の機能をレポーターアッセイにより調べたが、予想に反して、有袋類 SRY の機能は真獣類 SRY のものと類似していることが示唆された。
現在、精巣・脳に発現する mRNA の配列を網羅的に同定し、有袋類に特異的な精巣遺伝子の同定を試みている。これまでに、先行研究のデータとの比較により、222 遺伝子が有袋類に特異的な精巣発現遺伝子であることがわかった。今後、有袋類に特異的な精巣遺伝子の進化学的解析を引き続き行う。

し、系統解析を行い、アミノ酸の置換速度や祖先配研究の発表

列等を推測した。

口頭発表

3) 生化学的機能解析:有袋類 SRY タンパク質の機能該当無し

予測・オス決定能の評価
SRY は転写因子で、標的配列（DNA 配列）に結合

誌上発表
該当無し

し、オスの精巣分化に必須の遺伝子（SOX9）の発現を調整するという特徴をもっている。その特徴を使って、SRY タンパク質が特定の DNA 配列に結合するかを指標に有袋類（ワラビー）SRY がオス決定

1.

学会等の慣例に従って記載してください。

2.

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3.

能をもっているかどうかを生化学的解析（レポーターアッセイ）により調べた。

-----------------------4.

4) 発現解析:有袋類の精巣発現遺伝子の網羅的同定
次世代シークエンサーを用いた RNA-Seq 法により、有袋類２種（ワラビー・タスマニアンデビル）精巣・5.
6.

類の SRY に、タンパク質機能に関わるアミノ酸に置換がみつかった。例えば、コアラでは SRY の核輸送------------------------------------------------------------

考察

類系統で蓄積していることがわかった。また、有袋------------------------------------------------------------

7.

的なアミノ酸置換があり、加えて多くの置換が真獣------------------------------------------------------------

脳に発現する遺伝子を網羅的に同定した。

有袋類と真獣類 SRY では、それぞれの系統に特異-------------------------------------------------------------------------------------------------

8.

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