体細胞型から減数分裂型の細胞周期調節への切替え機構

• Project Area: Mechanisms regulating gamete formation in animals
• Project/Area Number: 16H01257
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 石黒 啓一郎 熊本大学, 発生医学研究所, 准教授 (30508114)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000); Fiscal Year 2017: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2016: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
• Keywords: 減数分裂 / 染色体 / 配偶子 / 細胞周期 / 生殖細胞

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、高等動物における体細胞増殖から減数分裂への誘導および減数分裂を制御する細胞周期調節の分子機構を明らかにすることを目的とする。配偶子形成過程において生殖細胞は通常の体細胞で見られるものと同様の細胞周期の機構を巧みに転用しながらも、減数分裂仕様に大幅に特化した仕組みと特異的な染色体構変換が与えられるようにプログラムされているがその詳細は明らかではない。 生殖細胞では減数分裂の進行に伴って、体細胞型から減数分裂仕様に特化された染色体の再構築やcell cycleの切替えが起きている。減数第一分裂に先駆けて、レチノイン酸に応答してStra8と呼ばれるタンパク質が一過的に発現することが知られるが、その素性や減数分裂誘導のメカニズム解明は未だ国際的にも攻め倦んでいる。
そこで本研究では、Stra8 陽性の精原細胞からの減数分裂誘導のマスター制御因子の同定に焦点を絞って研究を行った。
内在性Stra8遺伝子座に精製用の3xFLAG-HAタグを導入したノックインマウス系統を作製し、その精巣よりStra8タンパク質複合体の精製とMS解析を行った。その結果、Stra8と相互作用していると思われる複数の因子が同定された。Stra8 interacting protein1 (StIP1)と名付けた因子はhypothetical geneによってコードされるDNA結合因子と推測されるが、雌雄ともに減数第一分裂の開始前と符合するタイミングで一過的に発現を示すことが判明した。さらにStIP1を欠損させると、Stra8タンパク質が核外に排除されたまま雌雄ともに減数分裂への進行が全く見られなくなることが判明した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Fondazione IRCCS(Italy)
• [Journal Article] Expression analysis of the endogenous Zscan4 locus and its coding proteins in mouse ES cells and preimplantation embryos (2017)
  • Author(s): Ishiguro K., Nakatake Y., Chikazawa-Nohtomi N., Kimura H., Akiyama T., Oda M., Ko SBH., Ko MSH.
  • Journal Title: In Vitro Cell.Dev.Biol.-Anim. Volume: 53 Issue: 2 Pages: 179-190
  • DOI: 10.1007/s11626-016-0097-y
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Zscan4 is expressed specifically during late meiotic prophase in both spermatogenesis and oogenesis (2017)
  • Author(s): Ishiguro K., Monti M., Akiyama T., Kimura H., Chikazawa-Nohtomi N., Sakota M., Sato S., Redi CA., Ko SBH., Ko MSH.
  • Journal Title: In Vitro Cell.Dev.Biol.-Anim. Volume: 53 Issue: 2 Pages: 167-178
  • DOI: 10.1007/s11626-016-0096-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The cohesin REC8 prevents illegitimate inter-sister synaptonemal complex assembly. (2016)
  • Author(s): Ishiguro, K., and Watanabe, Y.
  • Journal Title: EMBO Reports Volume: 17 Issue: 6 Pages: 783-784
  • DOI: 10.15252/embr.201642544
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] A novel nuclear factor plays a crucial role in initiation of meiosis (2018)
  • Author(s): Ishiguro, K.
  • Organizer: CDB Symposium 2018 Dynamic Homeostasis: from Development to Aging
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 新規の減数分裂開始因子の同定. (2017)
  • Author(s): 石黒啓一郎
  • Organizer: 第35回染色体ワークショップ・第16回核ダイナミクス研究会合同開催、12月20日‐22日、2017, 蒲郡.
• [Presentation] 新規の減数分裂誘導因子の同定 (2017)
  • Author(s): 石黒啓一郎
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会.、12月6日‐9日、2017, 神戸.
• [Presentation] A novel germ cell-specific factor responsible for initiation of mammalian meiosis. (2017)
  • Author(s): Ishiguro, K.
  • Organizer: The International Research Symposium on Regulation of Germ Cell Development in vivo and in vitro, 26-28 July 2017, Fukuoka, Japan..
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] REC8 and RAD21L plays distinct roles in chromosome dynamics in mouse meiosis I. (2017)
  • Author(s): Ishiguro, K.
  • Organizer: SMC proteins Meeting, 13-16 June 2017, Yamagata, Japan.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ZSCAN4 is expressed not only in preimplantation embryos but also in adult ovaries and testes. (2016)
  • Author(s): Kei-ichiro Ishiguro, Manuela Monti, Tomohiko Akiyama, Hiromi Kimura, Nana Chikazawa-Nohtomi, Miki Sakota, Saeko Sato, Carlo Alberto Redi, Shigeru B.H. Ko, Minoru S.H. Ko
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Remarks] 熊本大学大学発生医学研究所 染色体制御分野
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/chromosome-biology/
• [Remarks] 熊本大学 発生医学研究所 染色体制御分野 分野紹介
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/chromosome-biology/seika/
• [Remarks] 慶應義塾大学医学部 システム医学講座
  • URL: http://systemsmedicine.jp/about/