精子形成過程に必須の役割を果たすヒストンバリアントH3tの機能解析

• 研究課題/領域番号: 16K07099
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 実験動物学
• 研究機関: 旭川医科大学 (2017-2018); 中部大学 (2016)
• 研究代表者: 上田 潤 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (80450394)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: クロマチン / ヒストンバリアント / 精子形成過程 / 無精子症 / エピジェネティクス / 精子形成 / ヒストンコード

研究成果の概要

我々は精巣に特異的に発現するヒストンH3バリアントであるH3tが精子形成過程に必須であることを明らかにした。すなわち、H3t遺伝子を欠損すると雄マウスは完全に不妊となり、無精子症を呈することが判明した。しかし、H3tは成熟精子からは最終的になくなる。このことからH3tは精子を作るためだけに必要なヒストンであると言えるが、H3tが精子形成過程でどのような役割を担っているかはまだ不明な点が多い。本研究では、“H3tがどのようなメカニズムでゲノム中に取り込まれ、ゲノム中でどのような分子と相互作用することで染色体の高次構造や機能を制御しているのか？”を明らかにすることを目的として行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我が国は現在未曾有の少子高齢化・人口減少に直面しており、人手不足など、問題の一部は既に顕在化している。この原因として、我が国全体で起こっている不妊症が考えられる。2015年現在、5.5組に1組が不妊の検査や治療を受けており、その半分は男性側が原因である。本研究成果は現段階では基礎研究の範疇ではあるが、本研究を通じて明らかになった知見は、最終的には臨床医との共同研究を通じて男性不妊症の診断法や治療法の開発に繋げたいと考えている。特に、我が国において生殖補助医療（体外受精、顕微授精など）によって産まれてくる児は約20人に1人となっていることから、生殖補助医療の成功率を上げることが重要と考えている。

研究成果

• [国際共同研究] University of Toronto(カナダ)
• [国際共同研究] National University of Singapore/Cancer Science Institute of Singapore(シンガポール)
• [国際共同研究] University of Toronto/Structural Genomics Consortium(カナダ)
• [国際共同研究] シンガポールがん科学研究所/シンガポール国立大学(シンガポール)
• [雑誌論文] Pathways of Progression From Intraductal Papillary Mucinous Neoplasm to Pancreatic Ductal Adenocarcinoma Based on Molecular Features (2019)
  • 著者名/発表者名: Omori Y, Ono Y, Tanino M, Karasaki H, Yamaguchi H, Furukawa T, Enomoto K, Ueda J, Sumi A, Katayama J, Muraki M, Taniue K, Takahashi K, Ambo Y, Shinohara T, Nishihara H, Sasajima J, Maguchi H, Mizukami Y*, Okumura T, Tanaka S.
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 156 号: 3 ページ: 647-661
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2018.10.029
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A microfluidic device for isolating intact chromosomes from single mammalian cells and probing their folding stability by controlling solution conditions (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Takahashi, K. O. Okeyo, J. Ueda, K. Yamagata, M. Washizu, H. Oana
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 13684-13684
  • DOI: 10.1038/s41598-018-31975-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The normality of sperm in an infertile man with ring chromosome 15: a case report. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa K, Itoi F, Nagahara M, Jose M, Matsunaga A, Ueda J, Iwamoto T.
  • 雑誌名: J Assist Reprod Genet. 巻: 35 号: 2 ページ: 251-256
  • DOI: 10.1007/s10815-017-1061-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chd2 regulates chromatin for proper gene expression toward differentiation in mouse embryonic stem cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Semba Yuichiro、Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Oki Shinya、Meno Chikara、Ueda Jun、Yamagata Kazuo、Suzuki Atsushi、Onimaru Mitsuho、Nogami Jumpei、Okada Seiji、Akashi Koichi、Ohkawa Yasuyuki
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 45 号: 15 ページ: 8758-8772
  • DOI: 10.1093/nar/gkx475
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Inhibition of the H3K9 methyltransferase G9A attenuates oncogenicity and activates the hypoxia signaling pathway. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ho JC, Abdullah LN, Pang QY, Jha S, Chow EK, Yang H, Kato H, Poellinger L, Ueda J, Lee KL.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 12 号: 11 ページ: e0188051-e0188051
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0188051
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Extraction of Cell Nuclei using CNN Features (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsukada Y., Iwahori Y. Funahashi K. Jose M. Ueda J. Iwamoto T.
  • 雑誌名: Procedia Computer Science 巻: 112 ページ: 1633-1640
  • DOI: 10.1016/j.procs.2017.08.255
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Testis-Specific Histone Variant H3t Gene Is Essential for Entry into Spermatogenesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueda J., Harada A., Urahama T., Machida S., Maehara K., Hada M., Makino Y., Nogami J., Horikoshi N., Osakabe A., Taguchi H., Tanaka H., Tachiwana H., Yao T., Yamada M., Iwamoto T., Isotani A., Ikawa M., Tachibana T., Okada Y., Kimura H., Ohkawa Y., Kurumizaka H., Yamagata K.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 18(3) 号: 3 ページ: 593-600
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.12.065
  • NAID: 120006957416
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Usp7-dependent histone H3 deubiquitylation regulates maintenance of DNA methylation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi L, Nishiyama A, Misaki T, Johmura Y, Ueda J, Arita K, Nagao K, Obuse C, Nakanishi M
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/s41598-017-00136-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A genetically encoded probe for live-cell imaging of H4K20 monomethylation (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato Y., Kujirai T., Arai R., Asakawa H., Ohtsuki C., Horikoshi N., Yamagata K., Ueda J., Nagase T., Haraguchi T., Hiraoka Y., Kimura A., Kurumizaka H., Kimura, H.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 428 号: 20 ページ: 3885-3902
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2016.08.010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A granular parakeratosis animal model created by topical aluminum showed characteristic keratinocyte differentiation abnormalities including abnormal profilaggrin processing and cornified cell envelop formation (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujii, M., Kishibe, M., Ueda, J., Hitomi, K., and Ishida-Yamamoto, A.
  • 学会等名: International Investigative Dermatology 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Diversity of precursor lesions for pancreatic cancer: Genetics and biology of intraductal papillary mucinous neoplasm (2018)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Mizukami, Yusuke Ono, Hidenori Karasaki, Yuko Omori, Jun Ueda, Toshikatsu Okumura.
  • 学会等名: The 77th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
• [学会発表] ラット体外受精卵を用いたエレクトロポレーションによるゲノム編集動物の作製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 日野千紘，藤倉大輔，上田潤，船越洋
  • 学会等名: 第52回日本実験動物技術者協会総会
• [学会発表] CNN特徴量を利用した明視野画像からの細胞核抽出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 塚田裕也，岩堀祐之，舟橋健司，上田潤，岩本隆司
  • 学会等名: 第42回東海ファジィ研究会in日間賀島（ヒマ研2017）
  • 発表場所: 日間賀島公民館，愛知県，南知多町
  • 年月日: 2017-02-19
• [学会発表] Testis-Specific Histone Variant H3t Gene is Essential for Entry into Spermatogenesis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Jun Ueda
  • 学会等名: Society for the Study of Reproduction 2017 Annual Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 1細胞・染色体単離技術に基づいた細胞の分化度と染色体構造安定性との相関の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋智博, オケヨ ケネディ, 上田潤, 鷲津正夫, 小穴英廣
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会 第35回研究会（35th CHEMINAS）
• [学会発表] 精巣特異的ヒストンバリアント H3t は精子幹細胞の精子形成過程への移行に必須である (2017)
  • 著者名/発表者名: 山縣一夫，上田潤，原田哲仁，浦浜嵩，町田晋一，前原一満，羽田政司，牧野吉倫，野上順平，堀越直樹，越阪部晃永，田口裕之，田中大貴，立和名博昭，八尾竜馬，山田みなみ，岩本隆司，磯谷綾子，伊川正人，立花太郎，岡田由紀，木村宏，大川恭行，胡桃坂仁志
  • 学会等名: 第35回日本受精着床学会総会・学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 単一ES細胞の分化分裂過程におけるメチル化DNA動態の定量的観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 穂井田謙介，上田潤，池田善貴，古谷駿治，野老美紀子，細井美彦，山縣一夫
  • 学会等名: 第35回日本受精着床学会総会・学術講演会
• [学会発表] Extraction of Cell Nuclei using CNN Features. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsukada, Y., Iwahori, Y., Funahashi, K., Jose, M., Ueda, J., and Iwamoto, T.
  • 学会等名: 21st International Conference on Knowledge Based and Intelligent Information and Engineering Systems, KES2017
  • 国際学会
• [学会発表] Direct Observation-based Analysis of Compaction Stability of Individual Chromosomes isolated from Single Mammalian Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Oana, H., Takahashi, T., Okeyo, K.O., Ueda, J., and Washizu, M.
  • 学会等名: 21st International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] マイクロRNA導入マウスに発症した拡張型心筋症における還元ストレスの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小川剛汰，松山留美子，喬善楼，小形岳寛，上田潤，岩本隆司
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] メチローマウスを用いた腫瘍分類の画像解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上瀬茉美，高橋幸司，中島妙子，八尾竜馬，岩本隆司，上田潤
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] 単一ES細胞の分化分裂過程におけるメチル化DNA動態の観察法の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 池田善貴，穂井田謙介，上田潤，古谷駿治，野老美紀子，細井美彦，山縣一夫
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] マイクロ流路を用いた細胞の分化度と染色体構造安定性との相関のリアルタイム解析技術開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小穴英廣，高橋智博，Kennedy Okeyo，上田潤，山縣一夫，鷲津正夫
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] メチローマウス由来単一ES細胞におけるメチル化DNA動態の動的観察法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 穂井田謙介，上田潤，財田大地，山田健，野老美紀子，細井美彦，山縣 一夫
  • 学会等名: 第39回日本分生生物学会年
  • 発表場所: パシフィコ横浜，神奈川，横浜市
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] クロマチンリモデリング因子Chd2はマウスES細胞の分化能維持に必須である (2016)
  • 著者名/発表者名: 仙波雄一郎，原田哲仁，前原一満，小田原淳，工藤健介，岩崎健史，沖真弥，目野主税，上田潤，山縣一夫，大川恭行
  • 学会等名: 第39回日本分生生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，神奈川，横浜市
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] Hypoxia Mediated Epigenetics and Their Function in the Cell Survival Response of Cancer Cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Lee, K.L., Ho, J.C., Ueda, J., Kitajima, S., Sun, W., Jia, Y., Chia, G.S., Zaiden, N., Yit, L.Y., Leong, Y.S., Tham, C.F.Y., Han, J., Pang, Q.Y., Fukuhara, N., Oba, H., Yang, H., Kato, H., and Poellinger, L.
  • 学会等名: 第14回がんとハイポキシア研究会
  • 発表場所: 岐阜グランドホテル，岐阜県，岐阜市
  • 年月日: 2016-11-04
• [学会発表] Hypoxia Mediates Tumourigenesis via the H3K9 Epigenetic Regulators G9A and JMJD1A. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ho, J.C., Ueda, J., Lee, K.L., and Poellinger, L.
  • 学会等名: 第14回がんとハイポキシア研究会
  • 発表場所: 岐阜グランドホテル，岐阜県，岐阜市
  • 年月日: 2016-11-04
• [学会発表] Direct acquisition of genome-wide epigenetic information along intact chromatin fibers of individual chromosomes isolated from single mammalian cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Okeyo, K.O., Washizu, M., Ueda, J., and Oana, H.
  • 学会等名: The 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
  • 発表場所: Dublin, Ireland.
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] Direct Observation of Epigenetic Modifications along Intact Chromatin Fibers of Individual Chromosomes Isolated from Single Cells in a Microfluidic Channel. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Okeyo, K.O., Washizu, M., Ueda, J., and Oana, H.
  • 学会等名: 2016 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: つくば国際会議場，茨城県，つくば市
  • 年月日: 2016-09-26
  • 国際学会
• [学会発表] 動物細胞クロマチンファイバーに対する化学修飾および凝縮部の光マッピング (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋智博，オケヨ ケネディ，鷲津正夫，上田潤，小穴英廣
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第34回研究会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場，千葉県，千葉市
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] Testis-Specific Histone Variant H3t is Essential for Entry into Spermatogenesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ueda, J., Harada, A., Urahama, T., Machida, S., Maehara, K., Horikoshi, N., Osakabe, A., Taguchi, H., Tanaka, H., Tachiwana, H., Yao, T., Isotani, A., Ikawa, M., Tachibana, T., Kimura, H., Ohkawa, Y., Kurumizaka, H., and Yamagata, K.
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia ‘Chromatin, Epigenetics and Transcription’
  • 発表場所: Suzhou, China.
  • 年月日: 2016-05-09
  • 国際学会
• [図書] 細胞 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田潤，水上裕輔，大栗敬幸
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: ニューサイエンス社
• [図書] 肝胆膵 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河端秀賢，水上裕輔，岡田哲弘，佐藤裕基，林明宏，後藤拓磨，笹島順平，高氏修平，上田潤，小野裕介，唐崎秀則，奥村利勝
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: アークメディア社
• [図書] Precision Medicine (2018)
  • 著者名/発表者名: 小山恭平，上田潤，紙谷寛之
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 北隆館
• [図書] 細胞 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上田潤，大栗敬幸．
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: ニューサイエンス社
• [備考]
  • URL: https://researchmap.jp/wiz/?lang=japanese
• [備考]
  • URL: https://researchmap.jp/wiz/
• [備考]
  • URL: http://researchmap.jp/wiz/?lang=japanese