哺乳動物精子形成後期に特徴的な翻訳遅延と脱アデニル化の機構

• 研究課題/領域番号: 18K05546
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分38060:応用分子細胞生物学関連
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 柏原 真一 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (00254318)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 精子形成 / 翻訳制御 / ポリ(A)鎖 / 脱アデニル化 / RNA結合タンパク質 / CCR4-NOT / ポリ(A))鎖

研究成果の概要

半数体特異的mRNAの球状精細胞での保存と、伸長精細胞での翻訳活性化に伴う脱アデニル化について解析を行った。翻訳が抑制されているmRNAには、すでにキャップ結合タンパク質eIF4Eおよびポリ(A)鎖結合タンパク質PABPC1が結合していた。また、グローバルな翻訳抑制にかかわると考えていたRNA結合タンパク質YBX2が、半数体特異的mRNAの安定化・保存に関与することが示唆された。一方、ラダー状の段階的脱アデニル化中間体の形成には、ポリ(A)鎖結合タンパク質と一般的な脱アデニル化酵素が関わっていること、また半数体特異的mRNAおよび伸長精細胞に特有な現象ではなく、普遍的であることが判明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

精子の形づくりにかかわるタンパク質をコードするmRNAは、球状精細胞期に転写され、伸長精細胞で翻訳されるまで数日～1週間程度保存される。この現象は、40年ほど前から知られており、魚類から哺乳動物まで共通である。本研究で得られた成果は、生殖生物学における基本原理のみならず、精子形成異常に起因する男性不妊症の原因解明の一助となり得る。

研究成果

• [雑誌論文] Functional characterization of testis-brain RNA-binding protein, TB-RBP/Translin, in translational regulation (2021)
  • 著者名/発表者名: Oyama, K., Baba, T., and Kashiwabara, S.
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 67 号: 1 ページ: 35-42
  • DOI: 10.1262/jrd.2020-120
  • NAID: 130007986238
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] USP15 deubiquitinates TUT1 associated with RNA metabolism and maintains cellular homeostasis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kim, J., Nakamura, J., Hamada, C., Taketomi, T., Yano, S., Okajima, T., Kashiwabara, S., Baba, T., Sato, B., Chiba, T., and Tsuruta, S.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: 40 号: 21
  • DOI: 10.1128/mcb.00098-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] <i>Angelica keiskei</i> (Ashitaba) powder and its functional compound xanthoangelol prevent heat stress-induced impairment in sperm density and quality in mouse testes (2019)
  • 著者名/発表者名: KOKUBU Daichi、OOBA Ryousuke、ABE Yukiko、ISHIZAKI Hana、YOSHIDA Shigeki、ASANO Atsushi、KASHIWABARA Shin-ichi、MIYAZAKI Hitoshi
  • 雑誌名: Journal of Reproduction and Development 巻: 65 号: 2 ページ: 139-146
  • DOI: 10.1262/jrd.2018-141
  • NAID: 130007630930
  • ISSN: 0916-8818, 1348-4400
  • 査読あり
• [学会発表] 精子形成におけるグローバルな翻訳抑制へのRNA結合タンパク質YBX2の関与 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田中豪人、馬場 忠、柏原真一
  • 学会等名: 日本繁殖生物学会第114回大会
• [学会発表] Functional analysis of Y-box RNA-binding protein YBX2 during mouse spermatogenesis (2020)
  • 著者名/発表者名: 田中豪人、柏原真一、兼森芳紀、馬場 忠
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] RNA結合タンパク質TB-RBPはmRNA分解に関与する (2018)
  • 著者名/発表者名: 大山可奈子、柏原真一、馬場 忠
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] Acrbp pre-mRNAの選択的スプライシング機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 須郷卓也、相田千尋、兼森義紀、柏原真一、馬場 忠
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会