高齢個体における正常な卵子形成を保障するリン酸化修飾制御の解明

• Project/Area Number: 18J40202
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Genetics/Chromosome dynamics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 佐藤 綾 京都大学, 生命科学研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 染色体 / 線虫 / 減数分裂 / 二重鎖切断 / DSB / 加齢 / 生殖細胞 / DNA二重鎖切断 / ホスファターゼ / 卵子

Outline of Annual Research Achievements

減数分裂前期、生殖細胞は、DNA二重鎖切断(DSB)を作り、交叉を形成する。しかしながら、DSBを作る原理には未知の点が多く残されている。我々はこれまでPP4ホスファターゼがDSB-1タンパク質を脱リン酸化することにより、DSB formationを促進することを示した。本研究では、加齢が、これらDSB関連因子に与える影響を解析した。我々は以前、野生株とPP4欠損株の両方において、母体の加齢と主に卵母細胞のDSB量が減っていくことを見つけており、この現象を説明する分子メカニズムを検討したところ、まず野生株では、DSB-1のリン酸化が、母体の高齢化とともに増えることを示した。また、高齢のPP4変異株では、若齢PP4変異株に比べてDSB-1タンパク質量が減少することも明らかにした。DSB-1のパラログ分子であるDSB-2の欠損株では、若い時は、DSBを作ることができるが、高齢化が進むとDSBを作ることができず、減数分裂に不具合が生じることが知られている。DSB-2の欠損株において、DSB-1のリン酸化量を検証したところ、若齢線虫では、野生株に比べて、DSB-1のリン酸化が増えていることがわかった。これは、少なくとも若齢線虫においては、DSB-2がDSB-1をリン酸化による不活性化から守っていることを示唆する。また、DSB-2がDSB-1タンパク質を安定化させることも示唆するデータも得られた。しかしながら、老齢のDSB-2変異株では、若齢DSB-2変異株に比べて、DSB-1のリン酸化量は増えていなかった。これは、DSB-1以外の要因によって、DSB-2変異株は、加齢効果を受けることを示唆する。最後に、PP4変異株と野生株を用いたリン酸化タンパク質プロテオミクス解析を行い、高齢化に伴いリン酸化量が変化するタンパク質の網羅的同定も行った。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] Knockdown of Bora homolog spat-1 results in crossover and synapsis defects in C. elegans meiotic prophase (2021)
  • Author(s): Carlos Rodriguez, Aya Sato-Carlton, Peter Mark Carlton
  • Organizer: 23rd International C. elegans meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Models predicting the partitioning of phosphorylated domains on C. elegans fusion chromosomes (2021)
  • Author(s): Carlos Rodriguez, Aya Sato-Carlton, Peter Carlton
  • Organizer: Models predicting the partitioning of phosphorylated domains on C. elegans fusion chromosomes
  • Int'l Joint Research