卵母細胞に顕在する新規細胞質顆粒が担う原始卵胞の品質管理機構

• Project Area: Ensuring integrity in gametogenesis
• Project/Area Number: 19H05247
• 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: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 加藤 譲 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 助教 (60570249)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2020: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2019: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: マウス / 卵巣 / 原始卵胞 / 卵母細胞 / P-body様顆粒 / DDX6 / 天然変性領域 / 細胞質RNP顆粒 / RNA制御 / 液ー液相分離 / RNP顆粒 / 卵形成

Outline of Research at the Start

哺乳動物の卵巣は最も未成熟な卵胞である「原始卵胞」を長期に渡り保持しつつ、逐次的に原始卵胞の卵胞成長を活性化することで継続的に卵子を産生する。すなわち、原始卵胞は卵子の"リザーバー"としての役割を有している。長期に渡る女性の生殖可能期間の達成には原始卵胞の保持と活性化のバランスの制御が重要と考えらるが、その分子メカニズムは未だよく分かっていない。本研究計画では、この問題に対し転写後遺伝子発現制御機構(post-transcriptional gene regulation)の視点から解明を迫る。

Outline of Annual Research Achievements

本研究計画は、マウス原始卵胞の卵母細胞で形成されるP-body様の細胞質顆粒に着目し、その分子機能の理解に迫ると共に、卵胞成長活性化への関与について検証することを目的とした。同顆粒を可視化するため、DCP1AにGFPを融合したBACトランスジェニックマウスを用いて同顆粒を可視化することにした。
このマウスを用いて卵巣を透明化し、 撮影したZスタック画像の解析から、原始卵胞における同顆粒の体積は卵母細胞の体積と負の相関を示し、成長卵胞では顆粒は崩壊することが明らかとなった。続いて、卵母細胞特異的にDdx6をノックアウトしたところ、原始卵胞において同顆粒は崩壊し、異常な卵胞成長を開始して原始卵胞が早発に枯渇することが明らかとなった。これらの結果はDDX6依存的に形成されるP-body様の細胞質顆粒がRNA制御を介して原始卵胞の維持に働くことを示唆するものである。
続いて、同顆粒によって発現制御を受ける遺伝子群を同定するため、Ddx6ノックアウト卵母細胞を単離し、発現変動する遺伝子をRNA-seqにより網羅的に同定した。また、DDX6と結合するRNAを同定するため、3FLAGタグを融合した3FLAG-DDX6-GFPトランスジェニックマウスを作成し、RNA免疫沈降実験の準備を進めた。
一方、Ddx6変異体の解析からは同顆粒の形成意義について直接検証することが不可能である。この問題に取り組むためには、DDX6の分子機能を損なうことなく、顆粒形成のみを不全とする変異体の作成が必要である。そこで、DDX6の天然編成領域（IDR）に着目し、IDRに種々の変異を導入したDDX6-GFP発現ベクターをDdx6変異体に導入し、顆粒景性能を検証した。その結果、IDRの末端37アミノ酸がDDX6の顆粒形成に必要であることが明らかとなり、in vivoで顆粒形成の意義を解析する基盤を構築した。

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] Decoding the transcriptome of pre-granulosa cells during the formation of primordial follicles in the mouse (2021)
  • Author(s): Fukuda Kurumi, Muraoka Masafumi, Kato Yuzuru, Saga Yumiko
  • Journal Title: Biology of Reproduction Volume: - Issue: 1 Pages: 179-191
  • DOI: 10.1093/biolre/ioab065
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ELAVL2‐directed RNA regulatory network drives the formation of quiescent primordial follicles (2019)
  • Author(s): Kato Yuzuru、Iwamori Tokuko、Ninomiya Youichirou、Kohda Takashi、Miyashita Jyunko、Sato Mikiko、Saga Yumiko
  • Journal Title: EMBO reports Volume: 20 Issue: 12
  • DOI: 10.15252/embr.201948251
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 原始卵胞の維持と活性化の制御機構：RNAヘリカーぜDDX6が関わる原始卵胞の維持機構を中心に (2021)
  • Author(s): 加藤譲
  • Organizer: 熊本大学発生医学研究所第398回発生研セミナー
  • Invited
• [Presentation] P-body様細胞質顆粒の解析から迫る原始卵胞の維持と活性化の制御機構 (2020)
  • Author(s): 加藤譲
  • Organizer: 新学術領域「配偶子構築」「全能性プログラム」合同公開シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 原始卵胞の形成と維持に関わるRNA制御機構 (2020)
  • Author(s): 加藤 譲
  • Organizer: 基礎生物学研究所 部門公開セミナー （招待講演）
• [Presentation] 原始卵胞の形成と維持に関わるRNA制御機構 (2020)
  • Author(s): 加藤 譲
  • Organizer: 熊本大学発生医学研究所 第379回発生研セミナー （招待講演）
• [Presentation] 原始卵胞の形成と維持に関わるRNA制御機構 (2020)
  • Author(s): 加藤 譲
  • Organizer: 国立遺伝学研究所研究集会「有性生殖における染色体・クロマチン・核動態に関する研究会」（招待講演）
• [Remarks] 原始卵胞形成過程における顆粒膜細胞の遺伝子発現を解析
  • URL: https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2021/05/research-highlights_ja/rh20210413.html
• [Remarks] 国立遺伝学研究所の加藤助教らのグループは原始卵胞形成過程の顆粒膜細胞のトランスクリプトーム解析を行い
  • URL: https://www.gamete-integrity.com
• [Remarks] 卵子の前駆体形成に必須なRNA制御因子の発見
  • URL: https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2019/10/research-highlights_ja/rh20191031.html