2021 Fiscal Year Research-status Report
精子形成減数分裂期以降における完全な翻訳抑制と部分的な翻訳抑制の機構
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21K05498
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
柏原 真一 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (00254318)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 精子形成 / 翻訳制御 / RNA結合タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
精子形成において、凝縮した精子核や鞭毛などを形作るタンパク質をコードするmRNAは、減数分裂後の半数体球状精細胞においてのみ転写される。そして、これらの半数体特異的mRNAは、伸長精細胞で翻訳されるまで約1週間もの間、完全に翻訳不活性なmRNA－タンパク質複合体 (mRNP) として保存されるという特殊な制御（翻訳遅延）を受けている。加えて、精母細胞以降の細胞種では、精巣特異的なmRNAのみならずhouse-keepingなものを含めて、すべてのmRNAの約50~70%がmRNPを形成するというグローバルな部分的翻訳抑制が存在する。本研究では、精子形成に特徴的なこれら2つの翻訳制御に着目し、関与する因子の探索・同定とその機構を明らかにすることを目的とした。令和3年度においては、以下の点を明らかにした。
①申請者らのこれまでの解析により、RNA結合タンパク質YBX2は精巣においてmRNAに非特異的に結合すること、また培養細胞系においてレポーターmRNAの安定化ならびに翻訳抑制を行うことが明らかにされている。そこで、そのノックアウトマウスにおいて各種mRNAとタンパク質量を調べたところ、予想に反し野生型との間に有意差は見出されなかった。このことは、精子形成におけるグローバルなmRNA量の増加と翻訳抑制には、ほかの因子がかかわっていることを強く示唆している。
②YBX2ノックアウトマウスでは、半数体特異的mRNA量が減少していたことから、本因子はこれらmRNAの安定化に寄与することが示唆された。
③翻訳が抑制されているmRNP画分において、翻訳開始因子EIF4E、EIF4GおよびPABPCがすでにmRNAに結合していることが判明した。したがって、翻訳抑制はmRNAへのこれら因子の結合段階以降で起こっていることが考えられた。
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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
YBX2の精子形成における機能を、ほぼ明らかにすることができた。また、翻訳が抑制されているmRNP画分において、mRNAにはすでに翻訳開始因子が結合していることが判明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
mRNP構成因子の網羅的同定による翻訳制御因子の探索を試みる。精母細胞まで分化した若齢マウス精巣（20日齢）と伸長精細胞まで分化した成熟マウス精巣（8週齢以降）より、翻訳抑制状態のmRNAが含まれるmRNP画分を調製する。構成タンパク質をPMF法により同定し、若齢と成熟マウス精巣に共通するものをグローバルな翻訳抑制因子、また成熟マウス精巣に特異的なものを翻訳遅延因子として解析を進める。
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| Causes of Carryover |
YBX2ノックアウトマウスでのmRNA定量解析が当初の予定より困難なく進めることができたことに加え、予定していた翻訳制御因子のRNA結合評価実験まで至らなかったため、次年度使用が生じた。次年度使用分については、翻訳制御因子の機能解析のために使用する予定である。
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