体細胞型から減数分裂型の細胞周期調節への切替え機構

• 研究領域: 動物における配偶子産生システムの制御
• 研究課題/領域番号: 16H01257
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 石黒 啓一郎 熊本大学, 発生医学研究所, 准教授 (30508114)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2017年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2016年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
• キーワード: 減数分裂 / 染色体 / 配偶子 / 細胞周期 / 生殖細胞

研究実績の概要

本研究は、高等動物における体細胞増殖から減数分裂への誘導および減数分裂を制御する細胞周期調節の分子機構を明らかにすることを目的とする。配偶子形成過程において生殖細胞は通常の体細胞で見られるものと同様の細胞周期の機構を巧みに転用しながらも、減数分裂仕様に大幅に特化した仕組みと特異的な染色体構変換が与えられるようにプログラムされているがその詳細は明らかではない。 生殖細胞では減数分裂の進行に伴って、体細胞型から減数分裂仕様に特化された染色体の再構築やcell cycleの切替えが起きている。減数第一分裂に先駆けて、レチノイン酸に応答してStra8と呼ばれるタンパク質が一過的に発現することが知られるが、その素性や減数分裂誘導のメカニズム解明は未だ国際的にも攻め倦んでいる。
そこで本研究では、Stra8 陽性の精原細胞からの減数分裂誘導のマスター制御因子の同定に焦点を絞って研究を行った。
内在性Stra8遺伝子座に精製用の3xFLAG-HAタグを導入したノックインマウス系統を作製し、その精巣よりStra8タンパク質複合体の精製とMS解析を行った。その結果、Stra8と相互作用していると思われる複数の因子が同定された。Stra8 interacting protein1 (StIP1)と名付けた因子はhypothetical geneによってコードされるDNA結合因子と推測されるが、雌雄ともに減数第一分裂の開始前と符合するタイミングで一過的に発現を示すことが判明した。さらにStIP1を欠損させると、Stra8タンパク質が核外に排除されたまま雌雄ともに減数分裂への進行が全く見られなくなることが判明した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Fondazione IRCCS(Italy)
• [雑誌論文] Expression analysis of the endogenous Zscan4 locus and its coding proteins in mouse ES cells and preimplantation embryos (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro K., Nakatake Y., Chikazawa-Nohtomi N., Kimura H., Akiyama T., Oda M., Ko SBH., Ko MSH.
  • 雑誌名: In Vitro Cell.Dev.Biol.-Anim. 巻: 53 号: 2 ページ: 179-190
  • DOI: 10.1007/s11626-016-0097-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Zscan4 is expressed specifically during late meiotic prophase in both spermatogenesis and oogenesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro K., Monti M., Akiyama T., Kimura H., Chikazawa-Nohtomi N., Sakota M., Sato S., Redi CA., Ko SBH., Ko MSH.
  • 雑誌名: In Vitro Cell.Dev.Biol.-Anim. 巻: 53 号: 2 ページ: 167-178
  • DOI: 10.1007/s11626-016-0096-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The cohesin REC8 prevents illegitimate inter-sister synaptonemal complex assembly. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro, K., and Watanabe, Y.
  • 雑誌名: EMBO Reports 巻: 17 号: 6 ページ: 783-784
  • DOI: 10.15252/embr.201642544
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A novel nuclear factor plays a crucial role in initiation of meiosis (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro, K.
  • 学会等名: CDB Symposium 2018 Dynamic Homeostasis: from Development to Aging
  • 国際学会
• [学会発表] 新規の減数分裂開始因子の同定. (2017)
  • 著者名/発表者名: 石黒啓一郎
  • 学会等名: 第35回染色体ワークショップ・第16回核ダイナミクス研究会合同開催、12月20日‐22日、2017, 蒲郡.
• [学会発表] 新規の減数分裂誘導因子の同定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石黒啓一郎
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会.、12月6日‐9日、2017, 神戸.
• [学会発表] A novel germ cell-specific factor responsible for initiation of mammalian meiosis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro, K.
  • 学会等名: The International Research Symposium on Regulation of Germ Cell Development in vivo and in vitro, 26-28 July 2017, Fukuoka, Japan..
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] REC8 and RAD21L plays distinct roles in chromosome dynamics in mouse meiosis I. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishiguro, K.
  • 学会等名: SMC proteins Meeting, 13-16 June 2017, Yamagata, Japan.
  • 国際学会
• [学会発表] ZSCAN4 is expressed not only in preimplantation embryos but also in adult ovaries and testes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kei-ichiro Ishiguro, Manuela Monti, Tomohiko Akiyama, Hiromi Kimura, Nana Chikazawa-Nohtomi, Miki Sakota, Saeko Sato, Carlo Alberto Redi, Shigeru B.H. Ko, Minoru S.H. Ko
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-11-30
• [備考] 熊本大学大学発生医学研究所 染色体制御分野
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/chromosome-biology/
• [備考] 熊本大学 発生医学研究所 染色体制御分野 分野紹介
  • URL: http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/bunya_top/chromosome-biology/seika/
• [備考] 慶應義塾大学医学部 システム医学講座
  • URL: http://systemsmedicine.jp/about/