2022 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental verification of human male infertility genes by the use of Drosophila models
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19K06780
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高野 敏行 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 教授 (90202150)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
都丸 雅敏 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 助教 (70324720)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 男性不妊 / オス不妊 / 精子形成 / 精子成熟 / ショウジョウバエ / 生物種間横断研究 / 精子―メスの相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト疾患データベースに登録され、男性不妊との関連が示唆される候補遺伝子に基づき、そのショウジョウバエオーソログのRNAiスクリーニングによって63の新規ショウジョウバエオス不妊遺伝子を同定した。このうちNep4 遺伝子のヌルアレルのホモ接合体は生存可能で、メスの妊性に異常はないが、オスは完全不妊となる。この変異体オスも、ほぼ正常に見える精子を作ることができ、精子は正常にメスの貯精器官（管状受精嚢）に進入する。ところが、それから間もなく管状受精嚢から精子が捨てられはじめ、24時間後には5％以下にまでその数が減少する。残った精子も卵への進入率は低く、また進入できても核が脱凝縮せず、受精が完了しない。このNep4には、このエンドペプチダーゼが属するM13 metallopeptidasesに典型的な膜貫通型とシグナルペプチド配列をもち、膜貫通ドメインを欠いた非膜貫通型の２つのアイソフォームが存在する。精巣のRNA発現解析から精巣では主に後者が発現していること、またアイソフォーム特異的な変異体を作出することで、この非膜貫通型を欠くとオス不妊となることを実証した。さらにゲノム編集によって遺伝子のC末端にEGFPタグを導入することで遺伝子産物の発現時期と局在を明らかにした。精巣内のOnion stage cellsから強く発現を始めたNEP4タンパク質は精子の先体に局在していた。先体に局在するNEP4タンパクは、メスの受精嚢に進入した精子においても残ったままである。最近、NEP4タンパクが筋組織のカルシウムイオン（Ca2+）ストアへのイオンの取り込みに関与することが示唆されてた。Ca2+の取り込みと放出は精子成熟においても重要であり、Ca2+イオンの制御不全がNep4変異体精子の核の脱凝集や放出が起きない原因であるという新たな仮説を提唱する。
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