DNA methylation in male germ cell development

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03421
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 48040:Medical biochemistry-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Nakano Toru 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (00172370)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 遺伝子発現制御 / 非コードRNA / 精子形成 / 転写調節 / 転写後調節

Outline of Final Research Achievements

We have studied the molecular mechaniproduction of piRNA, a germ cell-specific small noncoding RNA, and the regulation of gene expression by piRNA. As results, we found that (1) glycerol-3-phosphate acyltransferase 2 (GPAT2), an enzyme of the mitochondrial outer membrane, binds to MILI, a protein essential for piRNA production, and its deficiet mice causes abnormal piRNA production and spermatogonial apoptosis in the neonatal period. (2) MORC3, a nuclear protein presumably involved in gene expression regulation, binds to MIWI2 protein, which is essential for transcriptional repression of piRNA-dependent retrotransposons, and testis specific MORC3 deficient mise results in decreased piRNA production. (3) The suppression of piRNA-dependent gene expression by the artificial piRNA production system using anti-sense Dnmt3L transgene depends not only on its insertional site but also on its copy number.

Free Research Field

分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

トランスポゾン遺伝子は哺乳類ゲノムのおよそ40％をも占めることから、生物学的に重要な意義を持っていると考えられる。一方、その発現は遺伝子変異を引き起こすという潜在的な悪影響があるため厳密に制御されている。とりわけ、生殖細胞における発現は大きな影響があるためか、非コード小分子RNAであるpiRNAによる抑制という特殊な分子メカニズムが存在している。そのpiRNAの産生および遺伝子発現制御機構は極めて複雑であり、その全貌はいまだに未解明である。本研究は、申請者らのこれまでの研究を発展させ、当該分野の進歩に大きく寄与するものである。