2018 Fiscal Year Annual Research Report
家畜繁殖向上に資する排卵・卵胞発育制御を担うエストロゲンフィードバック機構の解明
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18H03973
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
束村 博子 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (00212051)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 二子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (10608855)
大蔵 聡 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (20263163)
平林 真澄 生理学研究所, 行動・代謝分子解析センター, 准教授 (20353435)
上野山 賀久 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (70324382)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | キスペプチン / エストロゲン / 視床下部 / フィードバック / 不死化細胞 / ソマトスタチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、家畜やヒトを含む哺乳類メスにおける「卵胞発育」と「排卵」を制御する性ステロイド (エストロゲン) のフィードバック機構に着目し、卵胞発育を支配する負のフィードバック、および排卵を支配する正のフィードバックによる性腺刺激ホルモン分泌制御の分子メカニズムの解明とその応用の検証を目的とする。性腺刺激ホルモン分泌は視床下部からの性腺刺激ホルモン分泌放出ホルモン（GnRH）により制御され、GnRH分泌はさらに上位のキスペプチンニューロンにより支配される。本研究では、特に視床下部弓状核（ARC）キスペプチンニューロン (卵胞発育中枢)、および前腹側室周囲核（AVPV、種によっては視索前野）のキスペプチンニューロン (排卵中枢) において、エストロゲンがARCでは抑制的にAVPVでは促進的に、キスペプチン遺伝子（Kiss1）発現とキスペプチン分泌を制御する細胞内分子メカニズムの解明を目指すものである。本年度の研究実施により、Kiss1発現を制御するエピジェネティック制御分子の機能解析の一環として、ラットARCのキスペプチンニューロンに高発現が認められたヒストン修飾関連タンパク質RBBP7に注目し、RBBP7のキスペプチン遺伝子発現に対する促進的は役割を明らかにした。また、泌乳ラットをモデルとし、キスペプチンの放出を抑制する神経伝達物質として、脳内のソマトスタチンの役割を明らかにした。さらに、反芻家畜のモデルとして、ヤギキスペプチンニューロン由来の不死化細胞株を樹立し、エストロゲンのKiss1発現を制御するメカニズムの解明に資するツールを得た。
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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
本年は、Kiss1発現を仲介するエピジェネティック機構の解明、キスペプチン放出抑制を担う因子の解明、および反芻動物のキスペプチンニューロンの不死化細胞株の確立について以下の成果を得たことから、概ね順調に進展していると考える。
１）Kiss1発現を制御するエピジェネティック制御分子の機能解析：雌ラットの脳を用いた組織学的解析により、ヒストン修飾関連タンパク質retinoblastoma-binding protein 7（RBBP7）遺伝子（Rbbp7）が、キスペプチンニューロンに共発現することを明らかにした。次に、マウス弓状核由来のキスペプチンニューロン不死化細胞株を用い、Rbbp7発現をノックダウンしたところ、Kiss1発現が有意に減少した。一方で、培養系へのエストロゲン添加はRbbp7発現ノックダウンによるKiss1発現抑制に影響を及ぼさなかった。以上より、RBBP7がエストロゲン非依存的に、キスペプチンニューロンにおけるKiss1発現の発現を仲介するヒストン修飾関連因子である可能性を示唆した。
２）黄体形成ホルモン（LH、GnRHの指標）分泌が顕著に抑制される泌乳ラットをモデルとし、脳内にソマトスタチン受容体拮抗剤を投与したところ、LH分泌抑制が阻害されたことから、ソマトスタチンがARCキスペプチンニューロンからのキスペプチン放出を抑制する上位の因子であることを示唆した。
３）ヤギキスペプチンニューロン由来不死化細胞株の樹立：シバヤギ弓状核を含む視床下部組織片を用い、不死化処理によりキスペプチンニューロン不死化細胞株を樹立した。さらに、エストロゲンがKiss1発現を抑制することを示し、この細胞株の反芻動物ARCキスペプチンニューロンのモデルとしての有用性を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究により、エピジェネティック制御分子の機能解析の一環として、ヒストン修飾関連タンパク質RBBP7のキスペプチン遺伝子発現における促進的役割を明らかにすることができた。今後は、他のエピジェネティック制御候補因子の機能解析を実施する予定である。また、ソマトスタチンによるキスペプチン放出抑制がARCキスペプチンニューロンへの直接の効果であるか否かを検証する予定である。さらに、予備実験により視床下部室傍核に局在するダイノルフィンニューロンがARCキスペプチンニューロンからのキスペプチン放出抑制を仲介する可能性を示す結果を得たことから、ダイノルフィンがARCキスペプチンニューロンを直接抑制し、キスペプチン放出を制御するかどうかを検証する予定である。また、神経伝達物質の分泌に関わる因子であるsynaptosomal nerve-associated protein 25（Snap25）がキスペプチンニューロンに発現し、その発現がエストロゲンにより増加するという予備実験結果を得ていることから、今後はSNAP25のキスペプチン分泌における役割を明らかにする予定である。加えて、エストロゲンによりKiss1発現が抑制された同ニューロンを同定するため、常時キスペプチンニューロンを可視化した遺伝子改変ラットを作製し、エストロゲンによるKiss１発現制御因子の機能解析に資する予定である。
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[Journal Article] Peripheral administration of κ-opioid receptor antagonist stimulates gonadotropin-releasing hormone pulse generator activity in ovariectomized, estrogen-treated female goats.2019
Author(s)
Sasaki T, Ito D, Sonoda T, Morita Y, Wakabayashi Y, Yamamura T, Okamura H, Oishi S, Noguchi T, Fujii N, Uenoyama Y, Tsukamura H, Maeda KI, Matsuda F, Ohkura S.
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Journal Title
Domest Anim Endocrinol
Volume: 68
Pages: 83-91
DOI
Peer Reviewed
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