点突然変異アリル群からポストノックアウト時代の疾患モデルマウス開発を目指して

• 研究課題/領域番号: 25430100
• 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: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 村田 卓也 独立行政法人理化学研究所, バイオリソースセンター, 開発研究員 (70305001)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2014年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
• キーワード: 不妊 / 疾患モデル / 内性器 / Wnt / ENU / マウス / 点突然変異マウス / β-カテニン

研究実績の概要

本研究テーマにおいて、ENUミュータジェネシスで得られた約一万系統のマウスアーカイブの中から、βカテニン遺伝子にC429Sミスセンス変異を持つマウスについて解析を重ねた。変異マウスでは、オスメスとも自然交配では不妊ではあった。不妊の原因は、オスにおいては精嚢、メスにおいては膣の異常であることがわかった。生殖器という性分化を起こした、オスとメスで全く異なる器官で形態形成異常が起こる原因は、主にオスの内性器を作るウォルフ管の尾部先端部がオスメスともに過形成になっているという共通性が認められた。このことにより、オスにおいてはオスの精嚢腺が過剰分岐となり精嚢の重複化が起こった。一方メスは、本来消滅すべき尾部側ウォルフ管が過剰に伸張し、間接的に膣の伸張を妨げることにより膣形成不全となった。卵子の以上を伴わない膣形成不全には、ロキタンスキー症候群がヒトの疾患で知られており、ヒト原因遺伝子とβカテニンの関係性を調べる必要性がある。
ウォルフ管の形成異常とβカテニン遺伝子との関連性を調べるために、TOPGALレポータートランスジェニックマウスとのコンパウンド変異体を解析した。βカテニンは、細胞外シグナル伝達分子Wnt経路の下部に位置し、Wntシグナルがオンの場合には、細胞内での分解反応が抑制されて核へタンパク質が移行し、下流遺伝子の転写を制御する。TOPGALレポーターは、Wntシグナルがオンの時にレポーター遺伝子の転写が活性化する。コンパウンド変異体においてTOPGAL遺伝子の発現を調べたところ、ウォルフ管尾部においてオスメスともに強く発現が活性化されていた。従って、βカテニン遺伝子の異常は、何らかのメカニズムでウォルフ管尾部でのみWntシグナルを活性化し、その結果、ウォルフ管尾部の形成異常を通じて精嚢・膣という内性器の携帯以上を引き起こし、結果不妊となっていることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] β-cateninC429S mice exibit sterility consequent to spatiotemporally sustained Wnt signalling in the internal genitalia. (2014)
  • 著者名/発表者名: Murata T, Ishitsuka Y, Karouji K, Kaneda H, Toki H, Nakai Y, Makino S, Fukumura R, Kotaki H, Wakana S, Noda T, Gondo Y
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 号: 1 ページ: 6959-6959
  • DOI: 10.1038/srep06959
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Defective craniofacial development and brain function in a mouse model for depletion of intracellular inositol synthesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi T, Murata T, Watanabe A, Hida A, Ohba H, Iwayama Y, Mishima K, Gondo Y, Yoshikawa T
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 289(15) 号: 15 ページ: 10785-10796
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.536706
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The mouse strain possessing the Cys429Ser base substitution of the β-catenin gene showed spatiotemporal sustainment of the canonical Wnt/ β-catenin signal during organogeneses of internal genitaria (2014)
  • 著者名/発表者名: 村田 卓也、他
  • 学会等名: EMBO Workshop on Wnt signalling
  • 発表場所: オーストラリア国 ブルーム市
  • 年月日: 2014-10-06 – 2014-10-09
• [学会発表] Caudal Wolffian duct with abnormally sustained Wnt/β-catenin signal prevents upper vaginal elongation, which causes vaginal atresia in the β-catenin C429S mouse (2014)
  • 著者名/発表者名: 村田 卓也、他
  • 学会等名: Forty-seventh Annual Meeting, Society for the Study of Reproduction
  • 発表場所: アメリカ合衆国 グランラピッズ市
  • 年月日: 2014-07-19 – 2014-07-22
• [学会発表] THE C429S MUTAION OF THE CTNNB1, WHICH ENCODES ESSENTIAL COMPONENT OF THE CANONICAL WNT SIGNALING, CAUSED THE INFERTILITIES WITH INTERNAL GENITAL MALFORMATIONS IN THE MOUSE (2014)
  • 著者名/発表者名: 村田 卓也、他
  • 学会等名: Human Genome Meeting 2014
  • 発表場所: スイス ジュネーブ市
  • 年月日: 2014-04-27 – 2014-04-30
• [学会発表] β-catenin^C429S mice cause infertility with spatiotemporally sustained Wnt signal in internal genitalia. (2014)
  • 著者名/発表者名: 村田 卓也、権藤洋一
  • 学会等名: 変異マウス開発セミナー
  • 発表場所: 神戸市 理化学研究所 発生再生科学総合研究センター動物資源開発室
  • 招待講演
• [学会発表] β-カテニン遺伝子にC429Sミスセンス不妊モデルマウス系統における生存力の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村田 卓也、石塚祐一、中井祐治、牧野茂、福村龍太郎、権藤洋一
  • 学会等名: 第60回日本実験動物学会総会
  • 発表場所: つくば市 つくば国際会議場
• [備考] 精子や卵子が正常でも不妊になり得る －ゲノムのたった1文字の違いで不妊になることを解明－
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2014/20141107_2/digest/
• [備考] A new angle on infertility
  • URL: http://www.riken.jp/en/pr/press/2014/20141107_2/
• [備考] A genetic twist can lead to infertility
  • URL: http://www.riken.jp/en/research/rikenresearch/highlights/7932/