フタル酸エステルの母体暴露が世代を越えて精子形成異常を引き起こすエピ変異の解明

• Project/Area Number: 18J40019
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Risk sciences of radiation and chemicals
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 丹藤 由希子 東北大学, 加齢医学研究所, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: DEHP / DNAメチル化 / 精子形成

Outline of Annual Research Achievements

プラスチックの可塑剤として社会生活の中で広範囲に用いられているジエチルヘキシルフタル酸（DEHP）を妊娠マウスに暴露すると、F1からF3の雄で精子や精細管の異常および精原細胞の機能異常が認められ、それがDNAメチル化変化によるものと考えられている。しかし、そのメカニズムは明らかになっていない。そこで本研究は、DEHPが世代を越えて精子形成に異常を及ぼすエピゲノム変異を同定することを目的としている。本年度は以下の項目を実施した。
１．DEHP母体暴露による生殖細胞のエピ変異遺伝子候補の選出
昨年度に施行したDEHP母体暴露後F1の精原細胞を用いたメチローム解析にて、DEHP母体暴露直後の胎齢19.5 日目に高メチル化が見られた精子形成関連遺伝子のうち，11遺伝子が精原細胞でも維持されていることが分かった。他個体の精原細胞で上記11遺伝子の発現を定量PCRで検証したところ、これらの中で3遺伝子の発現の有意な低下を認め、トランスクリプトームの結果も同様の発現低下を示した。またバイサルファイトシーケンスにて、メチロームの結果と同様に3遺伝子のメチル化率の増加を示した。
２．エピ変異候補遺伝子のメチル化による発現制御の検証
上記の定量PCRの結果で発現低下を認めた3遺伝子について、RRBSで検出されたプロモーター領域のメチル化が遺伝子発現の低下を誘導するか否かをin vitroで検証することにした。RRBSで検出したメチル化領域をクローニングしてアッセイ用ベクターに組み込み、HEK293T細胞にトランスフェクションした。48時間後の細胞を回収してルシフェラーゼアッセイを行った結果、3遺伝子全てにおいてメチル化したコンストラクトでルシフェラーゼ活性の有意な低下を認めた。よって、3遺伝子の発現はプロモーターのメチル化により制御を受けることが示された。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Epi-mutations for spermatogenic defects by maternal exposure to Di (2-ethylhexyl) phthalate (2021)
  • Author(s): Yukiko Tando, Hitoshi Hiura, Asuka Takehara, Yumi Ito-Matsuoka, Takahiro Arima, Yasuhisa Matsui
  • Journal Title: bioRxiv Volume: 1 Pages: 1-36
  • DOI: 10.1101/2021.05.19.444770
  • Peer Reviewed / Open Access