2020 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of sexually dimorphic functions of adrenal cortex by sex chromosomes
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20H03436
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
諸橋 憲一郎 九州大学, 医学研究院, 主幹教授 (30183114)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 副腎皮質 / 性差 / トランスクリプトーム / ヒストン脱メチル化 / Ad4BP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は、副腎皮質細胞にてステロイドホルモン産生系遺伝子の制御を担う因子として核内受容体型転写因子Ad4BPは同定した。その後、この因子は副腎皮質の形成に必須の因子であることが示された。最近我々は、本因子がステロイドホルモン産生系に加え、解糖系、コレステロール産生系、NADPH産生系遺伝子群を制御することを明らかにしてきた。以前より、齧歯類ではメスの副腎はオスのおよそ２倍の重量を有することが知られていた。申請者は、この性差は性ホルモンによって誘導されるが、性ホルモンのみでは説明できない性ホルモン非依存的性差が存在すること、また細胞あたりのRNA量（total RNAとpoly(A) RNA）もメスの方が２－３倍多いことなどの興味深いデータを得てきた。さらに興味深いことに、Ad4BPの発現を雌雄の副腎皮質で比較したところ、メスでの発現がオスの2倍ほどであった。以上の研究成果は、副腎皮質細胞に備わっている種々の生物活性の強度が雌雄で異なること（メスの活性がオスの活性より高いこと）を示唆する。
上記の成果をもとに、本年度は副腎皮質束状層の遺伝子発現を雌雄で比較した。その結果、概ねメスで強い発現が認められた。また、Ad4BPの標的遺伝子を調べたところ、数千を超える遺伝子がAd4BPの標的遺伝子であり、Ad4BPの集積量が雌雄で異なることなどを見出した。
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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
副腎皮質をEGFPでラベルしたマウスの副腎皮質より顕微操作によって、束状層のみを単離するための方法を確立した。この細胞集団には副腎皮質の他の層や血管などの細胞が含まれていないことは確認している。この方法によって得られた雌雄の副腎皮質束状層細胞よりRNAを調製し、トランスクリプトームを取得した。1細胞あたりの遺伝子発現を雌雄で比較すると、発現している全遺伝子のうち、およそ３分の２の遺伝子の発現はメスの方が高いことが明らかになった。興味深いことに雄で高い発現を示す遺伝子も存在した。しかしながら、このように多くの遺伝子発現が雌雄で異なることから、単純に雌雄の遺伝子発現を比較したところで副腎皮質の性差の誘導メカニズムを理解することは困難であると思われた。
そこで、やはりメスで高い発現を示すAd4BPの標的遺伝子への集積を検討することとした。回収できる副腎皮質束上層細胞の数が少数であるため、Cut&Run法による集積の検出を試みてきた。その結果、Ad4BPはこれまでChIP-seqによって検出された標的遺伝子数をはるかに上回る数千の遺伝子に集積していることが明らかになった。また、雌雄を比較すると、ほぼ同じ領域に集積するものの、メスにおける集積の度合いがオスより多かった。現在、遺伝子ごとにこの集積を雌雄で比較しているところであるが、解糖系やTCAサイクル遺伝子へのAd4BPの集積度合いもメスの方が多いなど、興味深い結果が示されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の結果は、男性ホルモンによって抑制される副腎皮質の形態、機能の一部がAd4BPの男性ホルモンによる発現の抑制によって説明されることを示唆している。そこで、この点を証明するために、精巣摘出マウスの副腎皮質細胞でのAd4BPの集積、男性ホルモン処理を施したメスマウスの副腎皮質細胞でのAd4BPの集積を調べる。以前、我々は男性ホルモン受容体がリガンド存在下にAd4BPと相互作用すること、そしてこの相互作用を通じAd4BPによるCYP遺伝子の転写を抑制する可能性を示した。同様のメカニズムでオスでの発現が抑制される遺伝子を同定する。また、このような性ホルモン依存的に性差を示す遺伝子のみならず、性ホルモン非依存的に性差を示す遺伝子を同定する。性ホルモン非依存的な性差の誘導には、性染色体にコードされるヒストン脱メチル化遺伝子、H3K4me3脱メチル化酵素遺伝子SMCXとSMCY、ならびにH3K27me3脱メチル化酵素遺伝子UTXとUTY（UTYの酵素活性は不明）の４遺伝子の関与が考えられるため、これらの遺伝子のKOマウスを国立成育医療センター研究所の高田修治部長との共同研究にて作成した。これらのマウスの副腎皮質細胞における遺伝子発現の変化、性差の変化、Ad4BPの発現の変化を調べる。また、Cut&Run法にて雌雄の副腎皮質細胞、ならびにこれらのKOマウスにおけるH3K27me3とH3K4me3の状況を全ゲノムレベルで明らかにする。これらの結果をもとに、性染色体にコードされる遺伝子が遺伝子発現の性差を作り出していることを示す。
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[Journal Article] Gene expression and functional abnormalities in XX/Sry Leydig cells.2021
Author(s)
Shogo Yanai, Takashi Baba, Kai Inui, Kanako Miyabayashi, Soyun Han, Miki Inoue, Fumiya Takahashi, Yoshiakira Kanai, Yasuyuki Ohkawa, Man Ho Choi, Ken-Ichirou Morohashi
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 11
Pages: 719
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Sex chromosome composition affects gene expression and function in Leydig cells2020
Author(s)
Yanai S, Baba T, Inui K, Miyabayashi K, Han S, Inoue M, Takahashi F, Kanai Y, Ohkawa Y, Choi MH, Morohashi KI.
Organizer
第43回日本分子生物学会
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