生殖細胞の性分化機構

• 研究課題/領域番号: 17H06166
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 相賀 裕美子 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 教授 (50221271)
• 研究期間 (年度): 2017-05-31 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 203,060千円 (直接経費: 156,200千円、間接経費: 46,860千円); 2021年度: 40,170千円 (直接経費: 30,900千円、間接経費: 9,270千円); 2020年度: 38,740千円 (直接経費: 29,800千円、間接経費: 8,940千円); 2019年度: 41,080千円 (直接経費: 31,600千円、間接経費: 9,480千円); 2018年度: 51,740千円 (直接経費: 39,800千円、間接経費: 11,940千円); 2017年度: 31,330千円 (直接経費: 24,100千円、間接経費: 7,230千円)
• キーワード: 生殖細胞 / RNA結合タンパク質 / RNA分解 / P-body / RNA 結合タンパク質 / タンパク分解 / CNOT / 雄性分化 / 性分化 / RNA制御 / 蛋白分解 / RNA 結合因子 / mTORC系 / シングルセルRNA-seq / RNAの可視化 / 細胞周期 / NANOS2 / RNA編集 / 転写因子 / ES細胞 / キメラ解析 / RNA / 減数分裂

研究成果の概要

マウス生殖細胞の性分化機構の解明を目指して、雄性化の中心的制御因子であるRNA結合タンパク質NANOS2とそのパートナー因子DND1の作用機構を解明した。細胞再構成系を用いた生化学的解析及び標的RNAの可視化により、DND1が標的RNAを認識しその後NANOS2がDND1及びRNAと結合し、特異的なRNAを選別すること、その後NANOS2がCNOT複合体を呼び込み、標的RNAを分解してその発現を抑制することを明らかにした。生殖細胞性転換マウスを用いたシングルセル解析により、生殖細胞の雄性化に必要な遺伝子候補を見出した。またマウス個体でタンパク質を速やかにノックダウンできるシステムを構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

次世代を生み出すもとになる生殖細胞（卵子及び精子）が個体の性分化に伴い、どのようなメカニズムで分化するのかは重要な課題である。これまで、個体の性決定機構に関する研究は広く行われていたが、生殖細胞の性分化に焦点を当てた研究は非常に少ない。現在、培養系で生殖細胞を誘導する試みが行われており、マウスではその方法も確立されつつある。現時点では、倫理的問題から禁止されているヒトに応用する試みもいずれは現実味を増すだろう。その基盤となる分化機構を正しく理解することは、多くの危険性を伴う生殖細胞誘導実験を正しく評価し、軌道修正を行うためにも重要であると考えている。

評価記号

検証結果 (区分)

A-

研究成果

• [雑誌論文] Antagonism between DDX6 and PI3K-AKT signaling is an oocyte-intrinsic mechanism controlling primordial follicle growth (2023)
  • 著者名/発表者名: Kato Yuzuru、Saga Yumiko
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: 2023 Apr 17;ioad043 号: 1 ページ: 73-82
  • DOI: 10.1093/biolre/ioad043
  • 査読あり
• [雑誌論文] How Germ Cells Determine Their Own Sexual Fate in Mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Saga Yumiko
  • 雑誌名: Sexual Development 巻: MARCH 09 2022 号: 5-6 ページ: 323-335
  • DOI: 10.1159/000520976
  • 査読あり
• [雑誌論文] NANOS3 suppresses premature spermatogonial differentiation to expand progenitors and fine-tunes spermatogenesis in mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Inoue Hiroki、Sakurai Takayuki、Hasegawa Kazuteru、Suzuki Atsushi、Saga Yumiko
  • 雑誌名: Biology Open 巻: 11 号: 4
  • DOI: 10.1242/bio.059146
  • 査読あり
• [雑誌論文] A cooperative mechanism of target RNA selection via germ-cell-specific RNA-binding proteins NANOS2 and DND1 (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirano Takamasa、Wright Danelle、Suzuki Atsushi、Saga Yumiko
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 39 号: 11 ページ: 110894-110894
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110894
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The RNA helicase DDX6 controls early mouse embryogenesis by repressing aberrant inhibition of BMP signaling through miRNA-mediated gene silencing (2022)
  • 著者名/発表者名: Kim Jessica、Muraoka Masafumi、Okada Hajime、Toyoda Atsushi、Ajima Rieko、Saga Yumiko
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 18 号: 10 ページ: 1009967-1009967
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1009967
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] P‐body dynamics revealed by DDX6 protein knockdown via the auxin‐inducible degron system (2022)
  • 著者名/発表者名: Dhamodharan Adithya、Okada Hajime、Muraoka Masafumi、Wright Danelle、Okubo Akemi、Saga Yumiko
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 64 号: 9 ページ: 537-547
  • DOI: 10.1111/dgd.12821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decoding the transcriptome of pre-granulosa cells during the formation of primordial follicles in the mouse (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukuda Kurumi, Muraoka Masafumi, Kato Yuzuru, Saga Yumiko
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: - 号: 1 ページ: 179-191
  • DOI: 10.1093/biolre/ioab065
  • 査読あり
• [雑誌論文] NANOS2 suppresses the cell cycle by repressing mTORC1 activators in embryonic male germ cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryuki Shimada, Hiroko Koike, Takamasa Hirano, Yuzuru Kato, Yumiko Saga
  • 雑誌名: iScience 巻: 24 号: 8 ページ: 102890-102890
  • DOI: 10.1016/j.isci.2021.102890
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mouse dead end1 acts with Nanos2 and Nanos3 to regulate testicular teratoma incidence (2020)
  • 著者名/発表者名: Imai A, Hagiwara Y, Niimi Y, Tokumoto T, Saga Y, Suzuki A.
  • 雑誌名: PLoS One . 巻: 15 号: 4 ページ: e0232047-e0232047
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0232047
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The auxin-inducible degron 2 technology provides sharp degradation control in yeast, mammalian cells, and mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Yesbolatova Aisha、Saito Yuichiro、Kitamoto Naomi、Makino-Itou Hatsune、Ajima Rieko、Nakano Risako、Nakaoka Hirofumi、Fukui Kosuke、Gamo Kanae、Tominari Yusuke、Takeuchi Haruki、Saga Yumiko、Hayashi Ken-ichiro、Kanemaki Masato T.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 5701-5701
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19532-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic and structural analysis of the in vivo functional redundancy between murine NANOS2 and NANOS3 (2020)
  • 著者名/発表者名: Danelle Wright, Makoto Kiso, Yumiko Saga
  • 雑誌名: Development 巻: 148
  • DOI: 10.1242/dev.191916
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ELAVL2‐directed RNA regulatory network drives the formation of quiescent primordial follicles (2019)
  • 著者名/発表者名: Kato Yuzuru、Iwamori Tokuko、Ninomiya Youichirou、Kohda Takashi、Miyashita Jyunko、Sato Mikiko、Saga Yumiko
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 20 号: 12
  • DOI: 10.15252/embr.201948251
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ES-mediated chimera analysis revealed requirement of DDX6 for NANOS2 localization and function in mouse germ cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimada Ryuki、Kiso Makoto、Saga Yumiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 515-515
  • DOI: 10.1038/s41598-018-36502-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Requirement of the 3′-UTR-dependent suppression of DAZL in oocytes for pre-implantation mouse development (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurumi Fukuda, Aki Masuda, Takuma Naka, Atsushi Suzuki, Yuzuru Kato, Yumiko Saga
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 14 (6): e1007436 号: 6 ページ: e1007436-e1007436
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1007436
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Essential role of mouse Dead end1 in the maintenance of spermatogonia. (2018)
  • 著者名/発表者名: Niimi Y, Imai A, Nishimura H, Yui K, Kikuchi A, Koike H, Saga Y, Suzuki A
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 445 号: 1 ページ: 103-112
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2018.11.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NANOS2 acts as an intrinsic regulator of gonocytes-to-spermatogonia transition in the murine testes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Pui HP, Saga Y.
  • 雑誌名: Mech Dev 巻: 149 ページ: 27-40
  • DOI: 10.1016/j.mod.2018.01.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gonocytes-to-spermatogonia transition initiates prior to birth in murine testes and it requires FGF signaling. (2017)
  • 著者名/発表者名: Pui HP, Saga Y.
  • 雑誌名: Mech Dev. 巻: 印刷中 ページ: 125-139
  • DOI: 10.1016/j.mod.2017.03.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Roles of MIWI, MILI and PLD6 in small RNA regulation in mouse growing oocytes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kabayama Y, Toh H, Katanaya A, Sakurai T, Chuma S, Kuramochi-Miyagawa S, Saga Y, Nakano T, Sasaki
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 印刷中 ページ: 5387-5398
  • DOI: 10.1093/nar/gkx027
  • NAID: 120006355769
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NEDD4 controls spermatogonial stem cell homeostasis and stress response by regulating messenger ribonucleoprotein complexes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Zhou Z, Kawabe H, Suzuki A, Shinmyozu K, Saga Y.
  • 雑誌名: Nature Communication. 巻: 8 号: 1 ページ: 15662-15662
  • DOI: 10.1038/ncomms15662
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] How NANOS2 regulates cell cycle in mouse male germ cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Saga
  • 学会等名: CSH-meeting (Germ cells)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Auxin-inducible protein knockdown system established in mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Saga, Hatsune Ito, Akemi Okubo, Rieko Ajima, Masato Kanemaki
  • 学会等名: 日本発生生物学会
• [学会発表] NANOS2-mediated cell cycle arrest as a first step of germ cell masculinization (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryuki Shimada, Takamasa Hirano, Yumiko Saga
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] Genetics without making mouse lines: P-body requirement for the function of NANOS2 in male germ cell development (2020)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Saga
  • 学会等名: The 6 th International Symposium toward the Future of Advanced Researches in Shizuoka University
  • 招待講演
• [学会発表] Germ cell specific conditional knockout without making mouse lines (2019)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Saga
  • 学会等名: The 15th Transgenic technology meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] scRNA-Seqを利用したマウス生殖細胞オス化機構の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 島田龍輝、相賀裕美子
  • 学会等名: 日本発生生物学会
• [学会発表] マウス初期発生におけるDDX6の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: Jessica Kim, Yumiko Saga
  • 学会等名: 日本発生生物学会
• [学会発表] Toward understanding the molecular mechanism of sexual fate decision in murine germ cells (2018)
  • 著者名/発表者名: 相賀 裕美子
  • 学会等名: 日本発生生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of granulosa cell progenitor differentiation during primordial follicle formation in mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: 福田 胡桃, 加藤 譲, 相賀 裕美子
  • 学会等名: 日本発生生物学会年会
• [学会発表] To explore the feminizing genes mediated by SMAD4 in germ cell (2018)
  • 著者名/発表者名: 島田 龍輝, 相賀 裕美子
  • 学会等名: 日本発生生物学会年会
• [学会発表] Structural association between mouse NANOS and DND1 RNA binding proteins (2018)
  • 著者名/発表者名: ダネル ライト, 相賀 裕美子
  • 学会等名: 日本発生生物学会年会
• [学会発表] Requirement of DDX6 medicated P-body formation for the function of NANOS2 In male germ cell differentiation (2018)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Saga
  • 学会等名: COMBIO2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Analysis of the gene expression changes during male germ cell differentiation with scRNA-Seq (2018)
  • 著者名/発表者名: 島田 龍輝, 相賀 裕美子
  • 学会等名: CSH-Germ Cells Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] DND1 protein is stabilized via interaction with its partner protein NANOS in mouse germ cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: ダネル ライト, 相賀 裕美子
  • 学会等名: CSH-Germ Cells Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] MOLECULAR DISSECTION OF NANOS-MEDIATED RNA-REGULATION (2018)
  • 著者名/発表者名: 相賀 裕美子
  • 学会等名: CSH-Germ Cells Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] THE EXPRESSION NETWORK BETWEEN RNA-BINDING PROTEINS ELAV2 AND DDX6 IS REQUIRED FOR PRIMORDIAL FOLLICLE FORMATION (2018)
  • 著者名/発表者名: 加藤 譲, 相賀 裕美子
  • 学会等名: CSH-Germ Cells Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] マウス生殖細胞の性分化を制御するシグナル系 (2018)
  • 著者名/発表者名: 相賀 裕美子
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Essential role of the expression network between two RNA-binding proteins in the formation of sustainable primordial follicles (2018)
  • 著者名/発表者名: 加藤 譲, 相賀 裕美子
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
• [学会発表] マウス生殖細胞分化に必須なRNA結合タンパク質の機能を司る構造基盤の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: ダネル ライト, 相賀 裕美子
  • 学会等名: 日本分子生物学会
• [学会発表] 生殖細胞特異的NANOS2-DND1経路の体細胞における再構成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平野 孝昌, 相賀 裕美子
  • 学会等名: 日本分子生物学会
• [学会発表] Post-transcriptional suppression of Dazl via its 3’UTR plays an important role in pre-implantation embryonic development. (2017)
  • 著者名/発表者名: 福田 胡桃, 相賀 裕美子
  • 学会等名: 日本発生生物学会
• [学会発表] Requirement of DDX6-mediated P-body formation in male germ cell development (2017)
  • 著者名/発表者名: 島田 龍輝, 相賀 裕美子
  • 学会等名: 日本発生生物学会
• [学会発表] Post-transcriptional suppression of Dazl via its 3’UTR plays an important role in pre-implantation embryonic development. (2017)
  • 著者名/発表者名: 福田 胡桃, 相賀 裕美子
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Requirement of DDX6-mediated P-body formation in male germ cell development (2017)
  • 著者名/発表者名: 島田 龍輝, 相賀 裕美子
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Primordial follicle formation: insights from a study of an RNA-binding protein (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤 譲, 相賀 裕美子
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Role of Nanos Proteins in Male Germ Cell Development (2017)
  • 著者名/発表者名: 相賀 裕美子
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Role of DDX6-mediated P-body formation in NANOS2 function (2017)
  • 著者名/発表者名: 島田 龍輝, 相賀 裕美子
  • 学会等名: The International Research Symposium on Regulation of Germ cell Development in vivo and in vitro
  • 国際学会
• [学会発表] Primordial follicles: insights from a study of RNA-binding proteins for its development and activation (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤 譲, 相賀 裕美子
  • 学会等名: The International Research Symposium on Regulation of Germ cell Development in vivo and in vitro
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Egg or sperm: how germ cell sex is determined. (2017)
  • 著者名/発表者名: 相賀 裕美子
  • 学会等名: The International Research Symposium on Regulation of Germ Cell Development in vivo and in vitro
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考]
  • URL: https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2017/06/research-highlights_ja/20170607.html
• [産業財産権] 非ヒト動物、及びその使用 (2021)
  • 発明者名: 鐘巻将人、林謙一郎、相賀裕美子、安島理恵子、北本直美
  • 権利者名: 鐘巻将人、林謙一郎、相賀裕美子、安島理恵子、北本直美
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2021-532687
  • 出願年月日: 2021
• [産業財産権] 非ヒト動物、及びその使用 (2021)
  • 発明者名: 鐘巻将人、林謙一郎、相賀裕美子、安島理恵子、北本直美
  • 権利者名: 鐘巻将人、林謙一郎、相賀裕美子、安島理恵子、北本直美
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2021
  • 外国
• [産業財産権] 非ヒト動物、及びその使用 (2021)
  • 発明者名: 鐘巻将人、林謙一郎、相賀裕美子、安島理恵子、北本直美
  • 権利者名: 鐘巻将人、林謙一郎、相賀裕美子、安島理恵子、北本直美
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2021
  • 外国
• [産業財産権] 非ヒト動物、及びその使用 (2021)
  • 発明者名: 鐘巻将人、林謙一郎、相賀裕美子、安島理恵子、北本直美
  • 権利者名: 鐘巻将人、林謙一郎、相賀裕美子、安島理恵子、北本直美
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2021
  • 外国