線虫を用いたJNK型MAPキナーゼによる精子形成・活性化機構の解析

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06448
• Research Institution: Setsunan University
• Principal Investigator: 西村 仁 摂南大学, 理工学部, 教授 (80241347)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 線虫 / JNK型MAPK / 精子形成・活性化 / spermiogenesis / 化合物

Outline of Annual Research Achievements

線虫のspermiogenesis(精細胞から精子への形成や精子の活性化)は，in vitroで簡便に再現できる．線虫精細胞におけるspermiogenesisをin vitroで惹起する活性化因子(SAF)の一つとして，プロナーゼ(Pron)がよく知られているが，当研究室ではJNK阻害剤がPronによるspermiogenesisを著しく抑制することを見出した．精子の形成や活性化におけるJNK型MAPKの関与は殆ど知られていない為，本研究では線虫のspermiogenesisに関与しているJNK遺伝子およびその基質タンパク質の同定を行った．線虫ゲノムには，4種類のJNK遺伝子(jnk-1，kgb-1，kgb-2，C49C3.10)がコードされている．そこで，C49C3.10以外の各JNK遺伝子の単独変異体が産生する精細胞について，Pron，AEBSF(MAPKを活性化する化合物)およびDDI-4(当研究室で見出された化合物で，これまでに報告されていない新規経路を活性化する)による活性化を調べた．その結果，いずれのSAFでも精細胞におけるspermiogenesisは惹起されなかった．しかし，kgb-1 kgb-2の二重変異体について，AEBSFやDDI-4による活性化が約80%阻害された．さらに，既存の変異体が存在しないC49C3.10遺伝子について，CRSPR/Cas9法で欠失変異体を作製し，その精細胞を上述のSAFで活性化した所，Pronによる活性化が約25%阻害された．これらの結果より，(1)線虫のspermiogenesisを惹起する経路によって必要なJNK遺伝子が異なる，(2)DDI-4で活性化される経路にはkgb-1とkgb-2が必要である，(3)Pronによる活性化には機能が未知であるC49C3.10が関与している，ことが考えられた．特に，Pronによる活性化について，C49C3.10以外にもJNK遺伝子が関与している可能性が高いと思われた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

線虫のspermiogenesisの惹起に関与している各経路において，複数のJNK遺伝子が関与していることや，未知であるC49C3.10遺伝子がPron経路に関与していることを示すデータが得られた．

Strategy for Future Research Activity

今後は，多重変異体について調べることで，どのJNK遺伝子が関与しているかを明らかにできると思われる．最終的には，同定されたJNKによってリン酸化されるタンパク質を同定し，spermiogenesisが惹起されるメカニズムに迫りたい．