A novel mechanism of spermatogenesis regulated by long noncoding RNA and multi-functional genome element

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03285
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: KIMURA Atsushi 北海道大学, 理学研究院, 教授 (90422005)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐竹 炎 公益財団法人サントリー生命科学財団, 生物有機科学研究所・統合生体分子機能研究部, 主幹研究員 (20280688)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 精子形成 / 長鎖非コードRNA / ゲノム / dual promoter-enhancer / 遺伝子発現調節 / テストステロン / エピジェネティクス

Outline of Final Research Achievements

An important process during spermatogenesis is meiosis, in which many functional genes are transcriptionally activated in primary spermatocytes. We revealed that the long noncoding RNA (lncRNAs) and the dual promoter-enhancer (DPE), a genome sequence possessing both promoter and enhancer activity, play roles in this transcriptional activation. In this study, we tested the hypothesis that lncRNAs and DPEs cooperatively function in gene regulation during meiosis. Genome-wide analyses identified DPEs and target genes of lncRNAs in primary spermatocytes, and as a result of comparison of those data, we suggest the cooperative contribution of DPEs and lncRNAs to the gene activation. Moreover, we also found that some lncRNAs are involved in the regulation of steroidogenesis in the testis.

Free Research Field

生殖ゲノム生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は哺乳類のゲノムにおいて大部分を占める、タンパク質を指定しない非コード領域の機能解明に貢献するものである。非コード領域は生命科学のダークマターともよばれる大きな謎であり、本研究はその機能解明に貢献する点で学術的価値がある。しかも本研究は、生命を次世代につないでいくうえで不可欠な精子をつくる過程で機能する非コード領域の研究であり、ゲノムの最も本質的な機能を明らかにすることにつながる。社会的観点からは、晩婚化が進む日本社会において男性側の問題によって不妊治療を行うケースが増えており、本研究の成果はこの社会的問題解決の糸口を見出す可能性がある。