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恒温脊椎動物の精子形成の温度感受性の比較

Research Project

Project/Area Number 17J08368
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Developmental biology
Research InstitutionThe Graduate University for Advanced Studies

Principal Investigator

平野 高大  総合研究大学院大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords精子形成 / 恒温脊椎動物 / 減数分裂 / 鳥類 / 哺乳類 / 温度 / マウス / 恒温動物 / 生殖学 / 器官培養系
Outline of Annual Research Achievements

哺乳類の精巣は腹腔(38度)より低温の陰嚢(34度)にあり、精子形成は低温が必須だとされてきた。しかし温度のみの影響を検証する実験系がないため、精子形成と温度の関係は不明であった。本研究ではマウス精巣器官培養系を用いてそれを実現した。昨年度までに、温度のみの影響で精子形成障害が引き起こされること、今まで漠然と高温障害と言われてきた現象が、分化段階ごとに異なる温度閾値が存在する複合現象であることを明らかにした。さらに37度や38度環境では相同染色体の対合不全が起こることを発見した。
本年度では特に染色体対合不全に注目した。減数分裂では細胞自律的にDNA損傷を起こし、その修復過程を経て、染色体対合が起こる。そこで高温培養下でこの過程への影響を調べた。その結果、高温下では細胞自律的なDNA損傷を引き起こすものの、DNA修復過程において障害を引き起こすことを示唆する結果を得た。DNA修復に障害を持つ変異マウスにおいて染色体対合不全が知られていることから、高温下ではDNA損傷の修復過程が障害を受けることにより染色体対合不全が引き起こされると考えている。
興味深いことに、鳥類の精巣は体腔にあり、精子形成は深部体温(42度)で進行するとされている。しかし呼吸器によって冷却されているという説もあり、この定説は再検討の余地を残していた。本年度までに、ワイヤレス温度センサを精巣と体深部に埋め込み、通常活動下での温度を測定した。その結果、精巣温(41.9度)は、深部体温(42.2度)より0.3度低かった。さらに精巣を囲う呼吸器の気流のみを阻害した結果、この温度差はなくなった。またこの個体の精巣形成は正常であった。これらの結果から鳥類の精巣は呼吸器により僅かに冷却されているものの、精子形成は深部体温で進行すると結論付けた。
これらの成果は、恒温脊椎動物の精子形成との解明に寄与すると考えている。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Arid3a regulates nephric tubule regeneration via evolutionarily conserved regeneration signal-response enhancers2019

    • Author(s)
      Suzuki Nanoka、Hirano Kodai、Ogino Hajime、Ochi Haruki
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 8

    • DOI

      10.7554/elife.43186

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Impact of temperature conditions on mouse spermatogenesis revealed by testicular organ culture2018

    • Author(s)
      KODAI HIRANO., YUTA NONAMI., YOSHIAKI NAKAMURA ., TAKUYA SATO., TAKEHIKO OGAWA., SHOSEI YOSHIDA
    • Organizer
      第70回日本細胞生物学会・第51回日本発生生物学会合同大会(APDBN共催)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Impact of temperature conditions on mouse spermatogenesis revealed by organ culture2018

    • Author(s)
      KODAI HIRANO., YUTA NONAMI., YOSHIAKI NAKAMURA ., TAKUYA SATO., TAKEHIKO OGAWA., SHOSEI YOSHIDA
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Laboratory Meetings and Courses “Germ cells”
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 器官培養が明らかにしたマウス精子形成の分化段階に存在する多段階温度閾値2017

    • Author(s)
      KODAI HIRANO, YUTA NONAMI, YOSHIAKI NAKAMURA, TAKUYA SATO, TAKEHIKO OGAWA, SHOSEI YOSHIDA
    • Organizer
      日本発生生物学会 夏季シンポジウム2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Impact of temperature on mouse spermatogenesis revealed by organ culture2017

    • Author(s)
      KODAI HIRANO, YUTA NONAMI, YOSHIAKI NAKAMURA, TAKUYA SATO, TAKEHIKO OGAWA, SHOSEI YOSHIDA
    • Organizer
      19th EMBL PhD Symposium ”BRIDGING THE GAPS"
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Testicular organ culture reveals multiple temperature threshold in mouse spermatogenesis2017

    • Author(s)
      KODAI HIRANO, YUTA NONAMI, YOSHIAKI NAKAMURA, TAKUYA SATO, TAKEHIKO OGAWA, SHOSEI YOSHIDA
    • Organizer
      50th Annual meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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