2019 Fiscal Year Annual Research Report
DNA methylation in male germ cell development
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19H03421
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
仲野 徹 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (00172370)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 精子形成 / アポトーシス / ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
① piRNA依存的DNAメチル化におけるクロマチンリモデリングの役割、② MIWI2に結合する新規蛋白質の探索と解析、③ ミトコンドリア関連タンパクのpiRNA生合成経路における機能の解析、④ メチル化に異常がある精子が発生に及ぼす影響の解析、という4つの柱のうち、③の研究が大きく進展した。
未分化な雄性生殖細胞の性質を有する germline stem cell（GS細胞）の研究から、MILIに結合するミトコンドリア外膜に存在する酵素であるglycerol-3-phosphate acyltransferase 2 (GPAT2)が精巣特異的な非コード小分子RNAであるpiRNA（PIWI interacting RNA）の産生に必要であることをすでに見いだしていた。この知見をさらに解析するため、GPAT2を欠損するマウスを作成し、さまざまな検討をおこなった。
GPAT2欠損マウスは、GS細胞の実験から予想されたとおり、piRNAの産生に異常が認められた。また、piRNA依存的であるレトロトランスポゾン遺伝子であるIAPとLine-1のDNAメチル化が低下し、サイレンシングに異常のあることも明らかになった。これらの表現型はpiRNAの産生に異常があるMILI欠損マウスとほぼ同じであったが、さらに、新生仔期における精原細胞のアポトーシスが認められた。これらの結果から、GPAT2は、piRNAの産生およびそれに付随する現象のみでなく、精原細胞におけるアポトーシスの抑制に関与していることも明らかにすることができた。
また、①で計画していたSWI/SNF複合体の機能発現における中心的なタンパクであるBrahma-related gene-1（BRG1）は精子形成などに大きな影響を及ぼさないことが明らかになった。
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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
① piRNA依存的DNAメチル化におけるクロマチンリモデリングの役割、② MIWI2に結合する新規蛋白質の探索と解析、③ ミトコンドリア関連タンパクのpiRNA生合成経路における機能の解析、④ メチル化に異常がある精子が発生に及ぼす影響の解析のうち、③はほぼ終了することができた。①の研究においては、BRG1はpiRNA産生に関与しないことがわかった。しかし、MORC3はレトロトランスポゾン遺伝子のDNAメチル化に関与することが明らかとなりつつある。②については、CNOT-1というmRNAをデデニル化するCCR4-Not複合体の一部をなすタンパクがMIWI2と結合することを見いだし、解析を続けている。④については、解析を継続している。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況に記載のとおり、おおむね研究は順調に進行している。ただし、BRG-1は精子形成やレトロトランスポゾン遺伝子のDNAメチル化に関与がなかったことから、研究を中止した。GPAT-2に関する研究は、順調に進行し、論文投稿をおこない完了した。したがって、MORC2およびCNOT1の精子形成における機能の解析、および、メチル化に異常がある精子が発生に及ぼす影響の解析を来年度以降、継続しておこなっていく。
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