2023 Fiscal Year Annual Research Report
Post-transcriptional control of spermatogonial stem cell self-renewal and differentiation
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20K07228
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
黒羽 一誠 横浜市立大学, 医学部, 助教 (50580015)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 転写後制御 / エピジェネティクス / lncRNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
精子幹細胞では、自己複製能を不可逆的に喪失し精子形成へ向けて運命決定される一時期において、ゲノム修飾酵素(主にDNAメチル化酵素とヒストンメチル化酵素)の転写後レベルで起こる発現上昇に伴い、大規模なゲノム修飾の変動が引き起こされる。本研究は、ゲノム修飾酵素の発現上昇に関わる転写後制御機構を明らにすることを目的として、「翻訳制御」の可能性を中心に解析した。本研究の成果により、精子幹細胞の分化開始機構が明らかになるだけでなく、種の保存や、不妊症の原因解明とその治療への応用も期待される。
これまでに実施してきたRNA-sequencingのデータをストランド特異的に再解析した結果、D N Aメチル化酵素遺伝子の5’末端領域から、精子幹細胞から分化細胞への移行を境として大きく発現上昇する、Antisense long non-cording RNA (AS-lncRNA) を見出した。遺伝子の5′末端領域から発現するAS-lncRNAが、タンパク質合成過程で作用する例が報告されていたことから、このAS-lncRNAをクローニングし、培養系精子幹細胞(GS細胞)に導入することでAS-lncRNAの過剰発現株を樹立した。その結果、AS-lncRNAの過剰発現が、1) DNAメチル化酵素のタンパク質発現を誘導するが、DNAメチル化酵素mRNA量には影響しないこと、2) その発現誘導にはAS-lncRNAの長さが重要な要素であることを示す結果が得られた。また、DNAメチル化酵素遺伝子と同様の傾向 -（分化細胞において、遺伝子の5’末端領域からAS-lncRNAを高発現し、かつ、センスmRNAの転写量に変化なし）-の遺伝子を抽出した結果、この特徴を持つ複数のクロマチン関連遺伝子が明らかとなり、AS-lncRNAを介した転写後レベルでの発現制御が、クロマチン制御に広く関わる可能性が示された。
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