精子クロマチンの物性変化や核形態変化へのアクロソームと核膜孔の役割の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Genome modality: understanding physical properties of the genome |
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| Project/Area Number |
21H05743
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
荒川 聡子 東京医科歯科大学, 統合研究機構, 教授 (90415159)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | GOMED / ゴルジ / 精子形成 / 核膜孔 / 分化 / ゴルジ体 / オートファジー / 細胞分化 / タンパク質分解 / 雄性不妊 / アクロソーム |
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| Outline of Research at the Start |
精子形成時のクロマチン凝集や核の形態変化に、アクロソームや核膜孔の変化が重要か解析するため[1]GOMED-1欠損精子におけるクロマチンの物性や核内局在分子の解析を行う。[2]アクロソームが、クロマチン凝縮や核の形態を制御するメカニズムを明らかにする。[3]核膜孔によるクロマチン凝縮の制御機構を明らかにする。加えて、[4]タンパク質分解機構GOMEDが精子形成に関わる役割を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゴルジ体は小胞体から輸送されたタンパク質に、糖鎖修飾やリン酸化修飾などを加え、細胞外や細胞膜、リソソームへと輸送する。我々は、この過程が滞ると、ゴルジ体を用いた分解、GOMED機構 (Golgi Membrane Associated Degradation)が起きることを発見した。このGOMED機構は、酵母から哺乳動物まで保存された機構であり、ゴルジ体を経由したタンパク質がゴルジ体において滞留したときに機能する。このとき、1. トランスゴルジの膜が大きく変形する、2. 分解するタンパク顆粒やミトコンドリアを包み込む、3. ライソソームと融合して分解する、という過程を経る。
我々はすでにGOMEDに必要な分子を同定しており、そのノックアウトマウスは胎生致死や神経変性疾患、腸炎など重篤な表現型を示すことを見出している。今回、このGOMEDに関与するタンパク質のうち、GOMED-1を欠損させたマウスは雄性不妊となることを見出した。
この欠損マウスの出生割合は予測される25％を下回る7%以下であり、産仔数も非常に少ない。そこで、精巣及び精巣上体の微細構造解析を行った。その結果(1) ゴルジ体から形成されるアクロソーム形成の初期には異常がみられないこと、(2)アクロソームが変形し精子の核を取り囲む過程において、異常が見られること、(3)精子の核膜孔の分布に異常が見られること、(4) 核のクロマチン濃縮の遅滞することが判明した。
これらの解析結果から、GOMED-1欠損マウスの精子形成においては、アクロソームの分化異常と共に、核膜の形態変化やクロマチンの濃縮過程に異常が生じることが判明した。
また、新たに精巣特異的GOMED-1欠損マウスを作製した。現在、その解析中であるが、GOMED-1欠損マウスと表現型の違いを見出しており、このマウスについても解析を進めている。
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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
(2 results)
Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Nickel particles are present in Crohn's disease tissue and exacerbate intestinal inflammation in IBD susceptible mice.2022
Author(s)
Hiroki Matsuda, Yoichi Nibe-Shirakihara, Akiko Tamura, Emi Aonuma, Satoko Arakawa, Kana Otsubo, Yasuhiro Nemoto, Takashi Nagaishi, Kiichiro Tsuchiya, Shigeomi Shimizu, Averil Ma, Mamoru Watanabe, Motohiro Uo, Ryuichi Okamoto, Shigeru Oshima.
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Journal Title
Biochemical and Biophysical Research Communications.
Volume: 592
Pages: 74-80
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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