2019 Fiscal Year Annual Research Report
Sex spectrum specified by sex steroids
| Project Area | Spectrum of the Sex: a continuity of phenotypes between female and male |
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| Project/Area Number |
17H06427
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
諸橋 憲一郎 九州大学, 医学研究院, 主幹教授 (30183114)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬場 崇 九州大学, 医学研究院, 准教授 (40435524)
今井 祐記 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 教授 (10423873) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 性差 / 性ステロイド / ライディッヒ細胞 / 骨格筋 / Ad4BP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
雌雄を連続するスペクトラムとして捉え、性スペクトラム上での定位（オス化・メス化のレベル）と移動（オス化・メス化のレベルの変化）を制御するメカニズムを解明することが、性の本来の姿を理解するために必須である。本研究では、内分泌要因（性ステロイド）と遺伝要因（性染色体上の遺伝子）による性スペクトラム制御の分子基盤を明らかにする。実験では、性ステロイドを産生する精巣ライディッヒ細胞と性ステロイドの影響を受ける骨格筋細胞を取り上げ、特に核内受容体型転写因子Ad4BPと性染色体上のヒストン修飾酵素遺伝子によって制御される代謝活性の強弱が、細胞の性スペクトラムを制御するとの観点から、以下の成果が得られた。
1) 精巣ライディッヒ細胞における性スペクトラムの制御機構
胎仔精巣の間質にはライディッヒ前駆細胞を含む細胞集団が存在する。これまでに、1細胞シークエンス法にて前駆細胞の存在を確認するとともに、前駆細胞に発現する数個の遺伝子を同定した。Tmsb10はその遺伝子の一つで、細胞骨格の形成に寄与するアクチン重合を抑制する分子と理解されてきた。我々の研究で新たに、本因子が一次RASシグナル経路の抑制を介して、一次絨毛の形成を制御することでヘッジホックなどの細胞外からのシグナル伝達を制御していることが示された。
2) 骨格筋細胞における性スペクトラムの制御機構
骨格筋は雌雄で大きさと強さが異なる。性ホルモンと性染色体が、この性差を制御する要因と考えられる。骨格筋を構成する速筋繊維より、性腺摘出マウスとその後の性ホルモン処理マウスの筋繊維を調製し、トランスクリプトームを取得した。その結果、オスで解糖系が、メスで脂肪酸代謝系がより選択的に働くメカニズムを推測することができた。現在、その証明に向け、骨格筋繊維の解糖活性、脂肪酸代謝活性を測定している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1) 精巣ライディッヒ細胞における性スペクトラムの制御機構
胎仔型ライディッヒ前駆細胞を含む細胞集団より1細胞トランスクリプトームを取得し、前駆細胞集団に発現する遺伝子を得た。Tmsb10はその遺伝子の一つで、ノックダウンにより胎仔型ライディッヒ細胞への分化が完全に抑制された。一方、胎仔型ライディッヒ細胞の分化を活性化するDHHシグナルの受容には細胞の表面に存在する一次絨毛が不可欠である。Tmsb10をノックダウンしたところ、一次絨毛が消失した。また一次絨毛の形成を抑制するRASとの関係を調べたところ、Tmsb10はRASとの相互作用を通じ、RASを抑制することが示された。
2) 骨格筋細胞における性スペクトラムの制御機構
雌雄の性腺摘出マウス、その後に性ホルモン処理を行なったマウスの骨格筋の速筋繊維よりcDNAライブラリーを作成した。大規模シークエンスによりトランスクリプトームを取得し、遺伝子発現を解析したところ、発現に性差を示す遺伝子が同定された。これらの遺伝子の機能や性ホルモン処理による発現変動をもとに、オスで解糖系が、メスで脂肪酸代謝系がより選択的に働くメカニズムを推測した。そこで、骨格筋繊維でのノックダウン法を確立し、雌雄の骨格筋繊維の初代培養系により解糖活性、脂肪酸代謝活性を測定している。実験ではノックダウンと各種阻害剤、性ホルモン処理を行いながら解糖系と脂肪酸化活性を測定している。遺伝要因の寄与を問うに当たり、性染色体にコードされる4種のヒストン脱メチル化遺伝子（SMCX、SMCY、UTX、UTY）に着目している。これらの遺伝子のノックアウトマウス、またこれらの脱メチル化酵素の標的サイトをChIP-seqにて同定するため、FLAG-tagを挿入したマウスを作出した。現在、少数細胞で行うことができるCut&Run法の予備実験を終了し、データの取得を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) 精巣ライディッヒ細胞における性スペクトラムの制御機構
ヘッジホックシグナルが胎仔型ライディッヒ細胞の分化を誘導し、このシグナルの下流にTmsb10が関与するステップが存在すると考えられる。一般に、ヘッジホックシグナルの受容には細胞表面の一次絨毛が不可欠である。本研究から、Tmsb10が一次絨毛の形成に関与することが明らかになった。また、Tmsb10はRas-Rafの結合を阻害することで、一次絨毛の形成を促進する活性を有することも明らかになった。今後は論文発表に向けこの結果を支持する結果を集める。また、性染色体にコードされる4種のヒストン脱メチル化遺伝子（SMCX、SMCY、UTX、UTY）のノックアウトマウスとこれらの脱メチル化酵素の標的サイトを同定するため、FLAG-tagを挿入したマウス系統を樹立している。これらのマウスとCut&Run法により、ライディッヒ細胞ならびに間質細胞のヒストン修飾や各種転写因子の標的遺伝子に関するデータの取得を進める。
2) 骨格筋細胞における性スペクトラムの制御機構
性腺摘出マウスの雌雄の骨格筋と性ホルモン処理マウスの骨格筋のトランスクリプトームを比較したところ、性差を示す遺伝子のうち、性ホルモンによる制御を受ける遺伝子と受けない遺伝子の存在が明らかになってきた。SMCX、SMCY、UTX、UTYなどのヒストン脱メチル化酵素が関与する可能性を見据えつつ、上記の新たに樹立したマウス系統を用い、これらの因子がどのような遺伝子座に結合するかをChIP-seqによって明らかにする。
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