2022 Fiscal Year Annual Research Report
雄性生殖細胞におけるR-loopの解消機構と精子形成及び次世代への影響
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21K20655
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
城本 悠助 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (40912259)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | R-loop / 精子幹細胞 / DNA損傷 / 精子形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生殖細胞は次世代に遺伝情報を伝達する唯一の細胞であり、その分化過程において劇的な遺伝子発現の変化を伴い、雄では幹細胞である精原細胞から減数分裂を経て精子が産生される。また、DNA変異が生じると次世代に受け継がれてしまうため、DNA損傷や変異に対する制御が非常に重要となる。近年、R-loopが遺伝子発現を制御するDNAのメチル化やヒストン修飾に影響すること、また蓄積するとDNA損傷を引き起こすことが報告されてきた。R-loopは転写されたRNA鎖が鋳型であるDNA鎖と対合した安定なRNA:DNAハイブリッド鎖及び対合していない一本鎖DNAからなる構造である。しかし、生殖細胞におけるR-loop の制御機構及び形成意義については未だ不明な点が多い。そこで、本申請研究では生殖細胞におけるR-loopの解消機構、R-loopが引き起こすDNA損傷やエピジェネティックな変化による精子分化に対する影響、加えて次世代への影響についての研究を展開した。
R-loop解消因子である二本鎖核酸編集酵素ADAR1を欠損する培養精子幹細胞を樹立したところ、細胞内全体のDNA:RNAハイブリッド量やインプリント遺伝子のDNAのメチル化状態に変化は認められなかったが、老化マーカーであるp16の発現の上昇が認められた。また、培養細胞内にて、ADAR1が関与する因子のスクリーニングを行ったところ、R-loop制御に関与するATM、TDP1、XPFが協調して機能する因子の候補として同定された。Adar1による精巣幹細胞の老化への寄与と、R-loopについては一部のゲノム領域でR-loop除去に機能する因子との相互作用の可能性が示唆された。精巣特異的Adar1欠損マウスを作製しており、精子形成と産仔への影響について解析を継続している。
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