2017 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of male infertility genes using CRISPR/Cas system and elucidation its molecular function in mice
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15K07778
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
与語 圭一郎 静岡大学, 農学部, 准教授 (60362844)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 渉 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (40708161)
伊藤 千鶴 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (80347054)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | SLCトランスポーター / 精子 / マウス / 不妊 / 受精能獲得 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではゲノム編集技術を用いてSlc22a14とDlec1の遺伝子欠損マウスを作製，解析することにより，以下のような成果を得た。
Slc22a14遺伝子を欠損したマウスは雄性不妊を引き起こすこと，そしてその直接的な原因は精巣上体通過中に生じる鞭毛屈曲による精子運動性低下と受精能獲得能の低下が重なって起こる受精能力の低下であることを明らかにした。また，鞭毛屈曲を引き起こすメカニズムは，浸透圧性細胞膨張とアニュラス構造異常によるものであることを明らかにした。さらに最終年度では，Slc22a14遺伝子を欠損したマウス精子において，なぜ受精能獲得能力が低下するのかを解析し，受精能獲得の最上流にある重炭酸イオンの流入不全により，cAMP産生が著しく低下するためであることを示唆するデータを得た。以上より，Slc22a14は様々な精子機能を支えるための重要な遺伝子であることを見出した。
また，Dlec1も雄の生殖能に必須の働きをもつことが分った。Dlec1のノックアウトマウスの精子分化は，減数分裂終了までは正常に進行するものの，伸長精子細胞期において，精子頭部の変形や尾部の伸長異常が生じ，結果として正常な精子が全く産生されないことを見出した。その結果，交配行動は正常であるが，完全に不妊であった。また，Dlec1ノックアウトマウス精子の異常な形態をより詳細に解析したところ，異常なマンシェットを有していることが分り，またこの異常はKIF3Aノックアウトマウスの精子とよく似ていた。KIF3Aは鞭毛内の微小管上輸送に関わることが知られていることから，上記の結果から，Dlec1が微小管上輸送に関わる分子であることを示唆している。しかしながら，特異性の高い抗Dlec1抗体の作製が困難であったこともあり，細胞内での局在や分子機能を解明するには至らなかった。
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