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Importin-α4欠損による精子の構造異常発症機序解明と形態形成の新機構探索

研究課題

研究課題/領域番号 20K06455
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42030:動物生命科学関連
研究機関国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所

研究代表者

宮本 洋一  国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 創薬デザイン研究センター, サブプロジェクトリーダー (10379084)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード核輸送 / Importin / 精子細胞形成 / 雄性不妊症 / ノックアウトマウス / クロマチン / 遺伝子発現制御 / 精子形成 / KPNA4 / 雄性不妊
研究開始時の研究の概要

Importin-αは核局在化シグナル(Nuclear Localization Signal: NLS)受容体として同定され、マウスで6種類、ヒトで7種類のサブタイプが存在して様々なタンパク質の細胞質から核への輸送に機能する。申請者らは最近、サブタイプのひとつであるImportin-α4の遺伝子KOマウスが雄性不妊症状を示すことを発見した。本研究課題は、Importin-α4欠損によって生じる精子の構造異常の発見を端緒に、Importin-α4の新たな機能の発見を通して、精子の形態形成における新規分子メカニズム解明を目指すものである。

研究成果の概要

本研究は、核輸送分子Importin-α4の遺伝子ノックアウト(KO)マウスが雄性不妊症を発症する分子機序の解明を目指したものである。KO精子は、頭部や尾部の構造異常に加え、先体反応の低下、運動性の低下、核膜-細胞骨格関連分子の局在異常など複合的な表現型を示す。この理由として、Importin-α4欠損により精子の形態形成に重要な分子の発現や局在に影響がでることが原因である可能性が示唆された。本研究により、Importin-α4の転写制御機能がマウス精子の正常な形態形成に重要であることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

全世界のカップルの約15%が不妊症であり、その原因の解明は国内外を問わず重要な医学的課題である。遺伝子欠損マウスは不妊症研究の良いモデル動物ではあるが、これまで精巣が主な発現部位である遺伝子を欠損させた場合でもマウスが不妊症を発症しないケースが多く報告されている。一方、我々が樹立したImportin-α4KOマウスは精子の顕著な構造異常を示すなど不妊症研究に最適なモデルであり、本研究ではこのマウスを用いて雄性不妊症発症機序の一端を解明した。本研究の成果は、Importin-α4が精子細胞形成において重要な分子であることを示したものであり、学術的にも社会的にも意義ある研究といえる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Hudson Institute of Medical Research(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Hudson Institute of Medical Research(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Hudson Institute of Medical Research(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Karyopherin α deficiency contributes to human preimplantation embryo arrest2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Wenjing、Miyamoto Yoichi、Chen B.、Shi J.、Diao F.、Zheng W.、Li Q.、Yu L.、Li L.、Xu Y.、Wu L.、Mao X.、Fu J.、Li B.、Yan Z.、Shi R.、Xue X.、Mu J.、Zhang Z.、Wu T.、Zhao L.、Wang W.、Zhou Z.、Dong J.、Li Q.、Jin L.、He L.、Sun X.、Lin G.、Kuang Y.、Wang L.、Sang Q.
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Investigation

      巻: 133 号: 2

    • DOI

      10.1172/jci159951

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ACAGT‐007a, an anti‐cancer compound that modulates ERK MAPK signaling, induces nuclear enrichment of phosphorylated ERK in T3M4 pancreatic cancer cells2023

    • 著者名/発表者名
      Khandakar Golam Iftakhar、Miyamoto Yoichi、Satoh Ryosuke、Kishimoto Kenta、Xie Mingzuo、Shih Mengyu、Takasaki Teruaki、Tanabe Genzoh、Oka Masahiro、Sugiura Reiko
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: - 号: 6 ページ: 457-465

    • DOI

      10.1111/gtc.13026

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SARS-CoV-2 ORF6 disrupts nucleocytoplasmic trafficking to advance viral replication2022

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto Yoichi、Itoh Yumi、Suzuki Tatsuya、Tanaka Tomohisa、Sakai Yusuke、Koido Masaru、Hata Chiaki、Wang Cai-Xia、Otani Mayumi、Moriishi Kohji、Tachibana Taro、Kamatani Yoichiro、Yoneda Yoshihiro、Okamoto Toru、Oka Masahiro
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 号: 1 ページ: 483-483

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03427-4

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Importin α3 (KPNA3) Deficiency Augments Effortful Reward-Seeking Behavior in Mice2022

    • 著者名/発表者名
      Aomine Yoshiatsu、Sakurai Koki、Macpherson Tom、Ozawa Takaaki、Miyamoto Yoichi、Yoneda Yoshihiro、Oka Masahiro、Hikida Takatoshi
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 16 ページ: 1-13

    • DOI

      10.3389/fnins.2022.905991

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intestinal microbe-dependent ω3 lipid metabolite αKetoA prevents inflammatory diseases in mice and cynomolgus macaques2022

    • 著者名/発表者名
      Nagatake T, Kishino S, Urano E, et al.
    • 雑誌名

      Mucosal Immunology

      巻: 15 号: 2 ページ: 289-300

    • DOI

      10.1038/s41385-021-00477-5

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Establishment of a stable SARS-CoV-2 replicon system for application in high-throughput screening2022

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Tomohisa、Saito Akatsuki、Suzuki Tatsuya、Miyamoto Yoichi、Takayama Kazuo、Okamoto Toru、Moriishi Kohji
    • 雑誌名

      Antiviral Research

      巻: 199 ページ: 105268-105268

    • DOI

      10.1016/j.antiviral.2022.105268

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Importins: Diverse roles in male fertility2022

    • 著者名/発表者名
      Nathaniel Benedict, Whiley Penny, Miyamoto Yoichi, Loveland Kate
    • 雑誌名

      Seminars in Cell & Developmental Biology

      巻: 121 ページ: 82-98

    • DOI

      10.1016/j.semcdb.2021.08.002

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of Importin α1/KPNA1 deletion and adolescent social isolation stress on psychiatric disorder-associated behaviors in mice2021

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Koki, Itou Taichi, Morita Makiko, Kasahara Emiko, Moriyama Tetsuji, Macpherson Tom, Ozawa Takaaki, Miyamoto Yoichi, Yoneda Yoshihiro, Sekiyama Atsuo, Oka Masahiro, Hikida Takatoshi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 16 号: 11 ページ: e0258364-e0258364

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0258364

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genetic loss of importin α4 causes abnormal sperm morphology and impacts on male fertility in mouse2020

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto Yoichi、Sasaki Mitsuho、Miyata Haruhiko、Monobe Yoko、Nagai Masahiro、Otani Mayumi、Whiley Penny A. F.、Morohoshi Akane、Oki Shinya、Matsuda Junichiro、Akagi Ken‐ichi、Adachi Jun、Okabe Masaru、Ikawa Masahito、Yoneda Yoshihiro、Loveland Kate L.、Oka Masahiro
    • 雑誌名

      The FASEB Journal

      巻: 34 号: 12 ページ: 16224-16242

    • DOI

      10.1096/fj.202000768rr

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Total Synthesis of Dictyodendrins A-F by the Gold‐Catalyzed Cascade Cyclization of Conjugated Diyne with Pyrrole2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Junpei、Inuki Shinsuke、Matsuda Yuka、Miyamoto Yoichi、Otani Mayumi、Oka Masahiro、Oishi Shinya、Ohno Hiroaki
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 26 号: 49 ページ: 11150-11157

    • DOI

      10.1002/chem.202001950

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel anti-flavivirus drugs targeting the nucleolar distribution of core protein2020

    • 著者名/発表者名
      Tokunaga Makoto、Miyamoto Yoichi、Suzuki Tatsuya、Otani Mayumi、Inuki Shinsuke、Esaki Tsuyoshi、Nagao Chioko、Mizuguchi Kenji、Ohno Hiroaki、Yoneda Yoshihiro、Okamoto Toru、Oka Masahiro、Matsuura Yoshiharu
    • 雑誌名

      Virology

      巻: 541 ページ: 41-51

    • DOI

      10.1016/j.virol.2019.11.015

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Importins in Reproduction2023

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Miyamoto
    • 学会等名
      Hudson Institute of Medial Research Centre for Reproductive Health special seminor
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Importin αの微小核への分子濃縮2022

    • 著者名/発表者名
      木佐貫玲央, 宮本洋一, 岡正啓, 斉藤寿仁
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 核輸送分子の微小核局在に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      宮本洋一, 斉藤寿仁, 岡正啓
    • 学会等名
      生物機能研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Importin alpha 5(KPNA1)の神経細胞内における新規機能的役割の解明2021

    • 著者名/発表者名
      菅原将樹, 水野克俊, 山口楓香, 加藤諒大, 野宮廣貴, 宮本洋一, 岡正啓, 疋田貴俊, 藤田聡, 山田雅巳
    • 学会等名
      第73回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] SARS-CoV-2構成因子ORF6による核輸送制御機構2021

    • 著者名/発表者名
      宮本洋一, 伊東祐美, 鈴木達也, 田中智久, 坂井祐介, 小井土大, 波田千彰, 王彩霞, 大谷真弓, 森石恆司, 立花太郎, 鎌谷洋一郎, 米田悦啓, 岡本徹, 岡正啓
    • 学会等名
      第73回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] importin α5は統合失調症の環境因子暴露への影響を変動させる2021

    • 著者名/発表者名
      野宮廣貴, 疋田貴俊, 宮本洋一, 岡正啓, 山田雅巳
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] インポーティンαの微小核への分子濃縮現象:染色体不安定性とゲノム進化へのインポーティンαの寄与を考える2021

    • 著者名/発表者名
      木佐貫玲央, 宮本洋一, 斉藤寿仁
    • 学会等名
      第39回染色体ワークショップ・第20回核ダイナミクス研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 核小体形成を標的とした抗フラビウイルス薬の同定2020

    • 著者名/発表者名
      宮本洋一、德永詢、鈴木達也、大谷真弓、井貫晋輔、江崎剛史、長尾 知生子、水口賢司、大野浩章、米田悦啓、岡本徹、松浦善治、岡正啓
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] KPNA1の軸索輸送における機能的役割の解明2020

    • 著者名/発表者名
      菅原将樹, 水野克俊, 山口楓香, 野宮廣貴, 宮本洋一, 岡正啓, 疋田貴俊, 藤田聡, 山田雅己
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 核輸送因子Kpna1ノックアウトマウスにおける行動異常の環境による増悪2020

    • 著者名/発表者名
      櫻井航輝、 宮本洋一、 盛山哲嗣、 森田真規子、伊藤大一、岡正啓、疋田貴俊
    • 学会等名
      日本神経科学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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