プラナリアの無性生殖から有性生殖への転換に必須な遺伝子を発見

プレスリリース内容

本件のポイント

• プラナリアの有性個体には無性個体を有性状態に誘導することのできる有性化因子が含まれている。有性化因子の投与で引き起こされる有性化過程には、有性化因子の投与がなくても有性状態を維持できるようになる特異点「有性化回避不能点」が存在している。
• 有性化因子の投与で発現変動する遺伝子ライブラリを用いたトランスクリプトーム解析とRNAi法による遺伝子ノックダウン解析により、3つの有性化必須遺伝子（核内受容体をコードする遺伝子Dr-nhr-1、転写因子をコードする遺伝子Dr-dmd-1、Dr-klf4l）が同定された。
• 3つの有性化必須遺伝子のノックダウン個体では、有性化因子の刺激があっても、共通して精巣が分化誘導されず、有性化回避不能点を越えることができないことがわかった。これらのノックダウン個体のトランスクリプトーム解析と遺伝子ノックダウン解析により、3遺伝子の下流で働く有性化必須遺伝子として、ギャップ結合タンパク質であるイネキシンをコードする遺伝子Dr-siriが同定された。
• プラナリアにおける有性化必須遺伝子の存在を明らかにし、本研究の成果は、今後多くの動物でみられる生殖様式転換現象の共通原理の解明に大きく貢献することが期待される。

本件の概要

扁形動物のプラナリアは、環境の変化に応じて分裂?再生による無性生殖と、生殖細胞を形成して他個体と交配する有性生殖を切り替えます。プラナリアは無性個体に有性個体をエサとして与えることで無性状態から有性状態に誘導（有性化）できることが以前から知られており、このことは有性個体に「有性化因子」と呼ばれる生理活性物質が含まれていることを意味しています。研究チームは有性化因子を手がかりにプラナリアの生殖様式転換の仕組みの解明に取り組みました。

本研究では、有性化因子の刺激で実験的に無性状態から有性状態への転換をうながすことができるプラナリアであるリュウキュウナミウズムシ^#1（図）を用いて、有性化過程中の個体からRNAを抽出して、RNAシークエシング^#2を行い、遺伝子ライブラリを構築しました。そして、トランスクリプトーム解析^#3とRNAi法による遺伝子ノックダウン解析^#4により、4つの有性化必須遺伝子を同定することに成功しました。これらの有性化必須遺伝子がすべて精巣分化に関与していたことから、プラナリアの無性生殖から有性生殖への転換では、精巣分化が必須であると結論づけられました。今後、本研究の成果が手がかりとなり、多くの動物でみられる生殖様式転換現象の共通原理の解明に大きく貢献することが期待されます。プラナリアと同じ扁形動物に属する寄生性の吸虫類の多くも、陸生の巻貝を中間宿主、哺乳類を終宿主として無性世代と有性世代を転換しています。今後、吸虫類でプラナリアの有性化必須遺伝子に相当する遺伝子を明らかにすることで、吸虫類の有性化（性成熟）のメカニズムを解明することができます。そうなれば、顧みられない熱帯病とされる世界的な吸虫類による健康被害の軽減などにつながるかもしれません。

本研究成果は、2025年11月18日に国際科学誌「PLOS Genetics」に掲載されました。

図：リュウキュウナミウズムシの無性個体と有性個体
同じ遺伝子情報をもつクローン集団であるが、生殖器官をもたず分裂?再生を繰り返し増殖する無性状態（小型の個体）と生殖器官をもち交尾?産卵をすることのできる有性状態（大型の個体）がある。

語句説明

• #1 リュウキュウナミウズムシ（Dugesia ryukyuensis）：プラナリアは和名をウズムシとよびます。本研究では、1984年に沖縄で採集されたリュウキュウナミウズムシ（Dugesia ryukyuensis）1個体に由来する無性クローン集団、OH株（沖縄[Okinawa]で採集して弘前[Hirosaki]で株化したことに由来する）が用いられました。
• #2 RNAシークエシング：次世代シークエシング技術によって網羅的に転写産物を解読する手法。得られた配列情報から遺伝子の同定やカタログ化ができるだけでなく、遺伝子発現量の定量も可能です。
• #3 トランスクリプトーム解析：生物の体の中で発現している遺伝子（mRNA）を網羅的に解析する方法。RNAシーケンシングで得られた配列情報から、どのような遺伝子がどのタイミングでどれくらいの量で発現しているかを調べることができます。
• #4 RNAi法による遺伝子ノックダウン解析：二本鎖RNAと相補的な配列を持つmRNAが特異的に分解される現象を利用して、標的の遺伝子の二本鎖RNAを合成し生物に投与することで、標的遺伝子の発現を低下させて、その機能を解析できます。

論文情報

本研究は科学研究費補助事業、科学研究費補助事業、新学術領域研究「動物における配偶子産生システムの制御」（課題番号16H01249）、科学研究費補助事業、新学術領域研究「配偶子インテグリティの構築」（課題番号19H05236）、科学研究費補助事業、基盤研究（B）（課題番号19H03256）、科学研究費補助事業、基盤研究（B）（課題番号25K02303）、基礎生物学研究所共同利用研究（14-736）によって支援されました。

詳細

プレスリリース本文は こちら（1.28MB）

お問合せ先

【取材に関するお問い合わせ先】
弘前大学農so米直播命科学部生物学科
教授　小林 一也
TEL：0172-39-3587
E-mail：kobkyramhirosaki-u.ac.jp

慶應義塾大学商学部
専任講師　関井 清乃
TEL?FAX：045-566-1337
E-mail：kiyono.sekiikeio.jp

【報道に関するお問い合わせ先】
基礎生物学研究所 広報室
TEL：0564-55-7628
FAX：0564-55-7597
E-mail：pressnibb.ac.jp

学校法人東邦大学　法人本部経営企画部
TEL：03-5763-6583
FAX：03-3768-0660
E-mail：presstoho-u.ac.jp