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Exploring a novel function of nuclear transport molecules in male and female gametogenesis and elucidation of the infertility mechanism

Research Project

Project/Area Number 22KK0111
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 48:Biomedical structure and function and related fields
Research InstitutionNational Institutes of Biomedical Innovation, Health and Nutrition

Principal Investigator

宮本 洋一  国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 創薬デザイン研究センター, 主任研究員 (10379084)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岡田 由紀  東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (60546430)
原 聡史  佐賀大学, 医学部, 助教 (80739582)
小井土 大  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (40787561)
Project Period (FY) 2022-10-07 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥20,280,000 (Direct Cost: ¥15,600,000、Indirect Cost: ¥4,680,000)
Fiscal Year 2024: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywords精子細胞形成 / 女性不妊症 / 卵 / 核輸送 / インポーティン / クロマチン / 配偶子形成 / Importin / 不妊症 / 核-細胞質間物質輸送
Outline of Research at the Start

全世界のカップルの約15%が不妊症であり、その原因の解明は国内外を問わず重要な医学的課題である。本研究は、核輸送分子Importin-αが精子や卵子の形成にどのように寄与し、またその機能不全が不妊症にどのように関係するかを理解しようというものである。国内外の研究者が密接に連携し、ダイナミックな分化過程をたどる配偶子形成メカニズムの分子理解と雌雄不妊症の発症機序解明を目指す国際共同研究である。

Outline of Annual Research Achievements

核輸送分子Importin-αは、核局在化シグナル受容体(Nuclear localization signal: NLS)受容体として同定され、マウスで6種類、ヒトで7種類のサブタイプが存在して様々なタンパク質の細胞質から核への輸送に機能している。本研究では、特にImportin-α4(別名KPNA4)の遺伝子ノックアウト(KO)マウスが示す精子の形態異常と雄性不妊症の発見を端緒に、Importin-α4の機能がどのようにマウスの精子形成に寄与しているかを分子レベルで検証している。本研究では、in vitro精細管培養法を用いImportin-α4の精子細胞内動態の観察、KOによるNesprin-2など核膜関連分子の細胞内局在を検証した。また、核輸送分子の性差、年齢、人種差などについてゲノムワイド解析を行い、特定の核輸送分子が男性不妊症に関わっている可能性があることを突き止めた。
加えて、共同研究先であるHudson Institute of Medical Research において、日豪生殖研究シンポジウムを開催し、本課題に関わる日本側研究者がすべて参加して研究発表した。シンポジウムには欧州からの研究者も加わるなど活発な議論が行われた。さらにオーストラリア生殖生物学会(SRB)主催学術会議に参加して発表を行うなど、本研究課題の目標のひとつである国際的な生殖研究ネットワークの構築につながる活動を精力的に行った。
女性不妊症の原因の一つとして知られる着床前胚停止にImportin-α8(別名KPNA7)の点変異が関係しているとの発見をもとに、その核輸送機能と疾患発症との関係を検証した。そして、Importin-α8の点変異がNLS結合領域に存在することで核輸送機能が低下し、その結果輸送基質であるRSL1D1(ribosomal L1 domain-containing protein 1)の核輸送不全が疾患発症の一因であることを発見し報告した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、現地での実験活動に加え、日豪生殖研究シンポジウムの開催、オーストラリア生殖生物学会学術会議への参加など、積極的な研究活動を展開した。加えて、Importin-α8が関わる女性不妊症研究では、研究成果が学術論文に採択され大きな反響を得た。
以上のことから、本研究課題はおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

Importin-α4の精子形成研究については、いまだ精子細胞内での機能発現が不明であることから、特に核輸送とは異なる機能がどのように細胞の分化や形態形成に関わっているかに着目して研究を進める。Importin-α8についても、特に卵細胞の核内でどのような機能を担ってかをエピジェネティックな視点から解析していく。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Hudson Institute of Medial Research/Monash University(オーストラリア)

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  • [Int'l Joint Research] 復旦大学(中国)

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  • [Journal Article] A Kpna1-deficient psychotropic drug-induced schizophrenia model mouse for studying gene?environment interactions2024

    • Author(s)
      Nomiya Hirotaka、Sakurai Koki、Miyamoto Yoichi、Oka Masahiro、Yoneda Yoshihiro、Hikida Takatoshi、Yamada Masami
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 3376-3376

    • DOI

      10.1038/s41598-024-53237-3

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nsp14 of SARS-CoV-2 inhibits mRNA processing and nuclear export by targeting the nuclear cap-binding complex2023

    • Author(s)
      Katahira Jun、Ohmae Tatsuya、Yasugi Mayo、Sasaki Ryosuke、Itoh Yumi、Kohda Tomoko、Hieda Miki、Yokota Hirai Masami、Okamoto Toru、Miyamoto Yoichi
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 51 Issue: 14 Pages: 7602-7618

    • DOI

      10.1093/nar/gkad483

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Phase-separated nuclear bodies of nucleoporin fusions promote condensation of MLL1/CRM1 and rearrangement of 3D genome structure2023

    • Author(s)
      Oka Masahiro、Otani Mayumi、Miyamoto Yoichi、Oshima Rieko、Adachi Jun、Tomonaga Takeshi、Asally Munehiro、Nagaoka Yuya、Tanaka Kaori、Toyoda Atsushi、Ichikawa Kazuki、Morishita Shinichi、Isono Kyoichi、Koseki Haruhiko、Nakato Ryuichiro、Ohkawa Yasuyuki、Yoneda Yoshihiro
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 42 Issue: 8 Pages: 112884-112884

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2023.112884

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      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Karyopherin α deficiency contributes to human preimplantation embryo arrest2023

    • Author(s)
      Wang Wenjing、Miyamoto Yoichi、Chen B.、Shi J.、Diao F.、Zheng W.、Li Q.、Yu L.、Li L.、Xu Y.、Wu L.、Mao X.、Fu J.、Li B.、Yan Z.、Shi R.、Xue X.、Mu J.、Zhang Z.、Wu T.、Zhao L.、Wang W.、Zhou Z.、Dong J.、Li Q.、Jin L.、He L.、Sun X.、Lin G.、Kuang Y.、Wang L.、Sang Q.
    • Journal Title

      Journal of Clinical Investigation

      Volume: 133 Issue: 2

    • DOI

      10.1172/jci159951

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ACAGT‐007a, an anti‐cancer compound that modulates ERK MAPK signaling, induces nuclear enrichment of phosphorylated ERK in T3M4 pancreatic cancer cells2023

    • Author(s)
      Khandakar Golam Iftakhar、Miyamoto Yoichi、Satoh Ryosuke、Kishimoto Kenta、Xie Mingzuo、Shih Mengyu、Takasaki Teruaki、Tanabe Genzoh、Oka Masahiro、Sugiura Reiko
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: - Issue: 6 Pages: 457-465

    • DOI

      10.1111/gtc.13026

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] A novel functional aspect of Importin α in micronuclei2024

    • Author(s)
      Miyamoto Y., Saitoh H. Oka M.
    • Organizer
      RIKEN International Symposium on Nuclear Structure and Function 2024
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新規微小核マーカーとしてのインポーティンα1の同定と解析2023

    • Author(s)
      宮本洋一, 斉藤寿仁, 岡正啓
    • Organizer
      第45回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
    • Related Report
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  • [Presentation] 核輸送分子Importin α1が微小核に局在する生理的意義の解明2023

    • Author(s)
      宮本洋一, 木佐貫玲央, 大背戸里詠子, 斉藤寿仁, 岡正啓
    • Organizer
      第96回日本生化学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Importin α and micronucleus2023

    • Author(s)
      Miyamoto Y.
    • Organizer
      Hudson Institute of Medial Research Centre for Reproductive Health Symposium
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Importin α4 is critical for establishing normal sperm morphology in mice2023

    • Author(s)
      Miyamoto Y., Okada Y., Loveland KL., Oka M.
    • Organizer
      ESA-SRB 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 核輸送分子Importin-αの多機能性と微小核機能2023

    • Author(s)
      宮本洋一, 木佐貫玲央, 斉藤寿仁, 岡正啓
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 核輸送分子の微小核局在に関する研究2023

    • Author(s)
      宮本洋一, 斉藤寿仁, 岡正啓
    • Organizer
      2022年度生物機能研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Importins in Reproduction2023

    • Author(s)
      Yoichi Miyamoto
    • Organizer
      Hudson Institute of Medial Research Centre for Reproductive Health special seminor
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2022-10-11   Modified: 2024-12-25  

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