Elucidation of the sperm histone modification which changes in aging and influences the phenotype of the next generation
| Project/Area Number |
20J22054
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 44020:Developmental biology-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
舘花 美沙子 東北大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 父加齢 / 自閉症 / エピゲノム / ヒストン修飾 / DNAメチル化 / マイクロRNA / 加齢 / 精子 / アデノ随伴ウイルス |
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| Outline of Research at the Start |
これまでに、ヒストン修飾は加齢により精子形成過程や成熟精子で変化することを見出したが、これらのヒストン修飾変化が次世代の表現型へ影響する「原因」となりうるのかは明らかでない。本研究では、AAV等を用いた精巣内でのヒストン修飾酵素遺伝子のノックダウンや過剰発現を行い、雄性生殖細胞特異的に加齢型のヒストン修飾を誘導した精子に由来する仔マウス個体の初期胚発生や脳構築等の次世代の表現型を検証する。また並行して、CRISPR-Casシステムを利用し、特定の遺伝子領域のヒストン修飾を編集する。これらにより、雄性生殖細胞のヒストン修飾の変化による次世代の表現型異常につながる分子メカニズムの同定を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、精巣内でのヒストン修飾酵素遺伝子の機能欠損もしくは機能増強を行うことにより生殖細胞特異的にヒストン修飾の加齢型変異を誘導するために、アデノ随伴ウイルス（AAV）を用いて精巣内で生殖細胞特異的にターゲット遺伝子の発現を制御する方法を確立することを試みた。その結果、作製したAAVを精細管へインジェクションすることによって、精巣内の細胞に感染させることに成功した。しかし、精巣内の体細胞への強い感染は確認されたものの、生殖細胞への高い感染率は得られず、当初の目的であった生殖細胞特異的なヒストン修飾酵素遺伝子の制御はできなかった。生殖細胞への感染率の向上が今後の課題である。
また、神経発生に重要であり種々の分子と複合体を作りエピゲノムの変化ももたらす転写抑制因子REST/NRSFについて、ゲノム編集により標識タグを導入したマウスを用いて精巣での局在を確認し、加齢による変化について解析を行った。その結果、加齢マウスの精巣ではREST/NRSFの発現期間に変化がみられる可能性を発見した。同時に、加齢によりアポトーシスのシグナルが増加していることも確認した。
さらに、精子から抽出したRNAをマイクロアレイにより解析したところ、加齢に伴い細胞死に関連するマイクロRNA（miRNA）の発現が増加していることが明らかになった。そのほか、神経系遺伝子の発現制御に関連するmiRNAも検出された。今後、これらのmiRNAの精巣・精子でのはたらきや、受精卵に持ち込まれた場合の機能などを詳細に検証することが必要となる。
以上の結果から、精巣や精子において、加齢によりいくつものエピゲノム因子が変化していることが明らかとなった。これらがどのように次世代の発達に影響するのかを検証することにより、父親の加齢により発症リスクが上昇する疾患の新たなメカニズムの発見につながると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
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[Presentation] Expression Changes of REST/NRSF in Spermatogenesis from Neonatal to Adult Murine Testis2021
Author(s)
Mains-sheard, J., Tatehana, M., Inada, H., Kikkawa, T., Kimura, R., Inoue, Y.U., Morimoto, Y., Oki, S., Inoue, T., Osumi, N.
Organizer
第44回日本分子生物学会年会
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