性ステロイドが規定する性スペクトラム

2017 年度 実績報告書

• 研究領域: 性スペクトラム - 連続する表現型としての雌雄
• 研究課題/領域番号: 17H06427
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 諸橋 憲一郎 九州大学, 医学研究院, 主幹教授 (30183114)
• 研究分担者: 馬場 崇 九州大学, 医学研究院, 助教 (40435524)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• キーワード: 性差 / 性ステロイド / ライディッヒ細胞 / 骨格筋 / Ad4BP

研究実績の概要

雌雄を連続するスペクトラムとして捉え、定量的解析により性スペクトラム上での定位（オス化・メス化のレベル）と移動（オス化・メス化のレベルの変化）を制御するメカニズムを解明することが、性の本来の姿を理解するために必須である。本研究では、内分泌要因（性ステロイド）による性スペクトラム制御の分子基盤を明らかにする。実験では、性ステロイドの供給側の細胞として精巣ライディッヒ細胞を、受容側の細胞として骨格筋細胞を取り上げ、それぞれの細胞の性スペクトラムの制御メカニズム、ならびに供給側と受容側が共有する性スペクトラムの制御基盤を明らかにする。特に、核内受容体型転写因子Ad4BPと性染色体上のヒストン修飾酵素遺伝子によって制御される代謝活性の強弱が、細胞の性スペクトラムを制御するとの観点から、以下の成果をあげてきた。
1) 精巣ライディッヒ細胞における性スペクトラムの制御機構
精巣のライディッヒ細胞は男性ホルモン産生を担う細胞である。この細胞は胎仔精巣で出現し、胎仔のオス化には不可欠であるが、その分化メカニズムは不明である。我々は胎仔精巣の間質にライディッヒ細胞の前駆細胞の存在を確認していたが、間質に存在する細胞全てが前駆細胞であるのか、それともその中の一部の細胞が前駆細胞であるのかは不明であった。1細胞シークエンス法にてこの点を検討し、前駆細胞と思われる細胞集団の存在を確認した。
2) 骨格筋細胞における性スペクトラムの制御機構
骨格筋は雌雄で、その大きさ、強さが異なる。性ホルモンと性染色体が、この性差を制御する要因と考えられる。本年度は種々の骨格筋にてこの二つの要因が骨格筋に与える影響を調べた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

1) 精巣ライディッヒ細胞における性スペクトラムの制御機構
胎仔精巣の間質に存在する細胞全てが前駆細胞であるのか、それともその中の一部の細胞が前駆細胞であるのかは不明であったため、1細胞シークエンス法にてこの点を検討した。その結果、前駆細胞を含む間質細胞集団と成熟した胎仔ライディッヒ細胞は明瞭に異なる集団として確認することができた。一方、間質の細胞集団も大きく二つに分離していた。このうちの一方の集団の遺伝子発現からは間質細胞のマーカー遺伝子であるCOUP-TFIIとArxの発現の減少が認められ、あたかも間質細胞から胎仔ライディッヒ細胞へ分化しているかのような細胞集団の存在を確認した。

2) 骨格筋細胞における性スペクトラムの制御機構
雌雄の骨格筋について、その大きさ、強さの性差は性ホルモンと性染色体が制御すると考えられる。そこで、本年度は種々の骨格筋にてこの二つの要因が骨格筋に与える影響を調べた。雌雄マウスより精巣ならびに卵巣を摘出、その後これらの性腺摘出マウスに男性ホルモンと女性ホルモン投与を行なった。これらの処理で骨格筋の大きさが大きく変動するが、その変動の様子は骨格筋の種類によって異なることが明らかになった。そこで、オスで男性ホルモンに高い反応性を示す腓腹筋、雌雄で男性ホルモンに中程度の反応性を示す大腿四頭筋、メスで男性ホルモンに反応性を示すヒラメ筋を取り上げ、現在遺伝子発現の変動を調べている。

今後の研究の推進方策

1) 精巣ライディッヒ細胞における性スペクトラムの制御機構
1細胞シークエンス法にて間質の細胞集団から胎仔ライディッヒ細胞の前駆細胞と思われる集団の存在を確認したことを受け、この集団が前駆細胞であること証明するための実験を行う。また最近、胎仔卵巣の間質細胞を純化調製することが可能となった。精巣との比較において、同様に1細胞シークエンスを計画している。
これらの性腺の細胞の性差を問うに当たって、性染色体にコードされる4種のヒストン脱メチル化遺伝子（SMCX/SMCYとUTX/UTY）に着目している。これらの脱メチル化酵素の標的サイトを同定するため、ChIP-sequenceを計画していたが、胎仔精巣より十分量の細胞を得ることが困難であるため、少数の細胞で実験可能なChILT-sequenceを新たに導入した。この方法にて、脱メチル化酵素の標的サイトを同定するため、抗体の作成を行ってきたが、使用可能な抗体の作成が困難な状況にある。そこで、脱メチル化遺伝子をタグで標識したマウスの作成を開始した。
2) 骨格筋細胞における性スペクトラムの制御機構
オスで男性ホルモンに高い反応性を示す腓腹筋、雌雄で男性ホルモンに中程度の反応性を示す大腿四頭筋、メスで男性ホルモンに反応性を示すヒラメ筋を取り上げ、遺伝子発現の変動を調べる。男性ホルモン受容体、女性ホルモン受容体ノックアウトマウスにて遺伝子発現の変動がキャンセルされるか否かを検討する。

研究成果

• [国際共同研究] KAIST(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: KAIST
• [国際共同研究] Academia Cinica(台湾)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: Academia Cinica
• [雑誌論文] Ad4BP/SF-1 regulates cholesterol synthesis to boost the production of steroids. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takashi Baba, Hiroyuki Otake, Miki Inoue, Tetsuya Sato, Yasuhiro Ishihara, Ju-Yeon Moon, Megumi Tsuchiya, Kanako Miyabayashi, Hidesato Ogawa, Yuichi Shima, Lixiang Wang, Ryuichiro Sato, Takeshi Yamazaki, Mikita Suyama, Masatoshi Nomura, Man-Ho Choi, Yasuyuki Ohkawa, Ken-ichirou Morohashi
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 1 ページ: 18
  • DOI: 10.1038/s42003-018-0020-z, 2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PKA signalling drives zonal conversion within adult adrenocortical lineage in a sexually dimorphic manner (2018)
  • 著者名/発表者名: Typhanie Dumontet, Isabelle Sahut-Barnola, Amandine Septier, Nathanaelle Montanier, Ingrid Plotton, Florence Roucher-Boulez, Veronique Ducros, Anne-Marie Lefrancois-Martinez, Jean-Christophe Pointud, Mohamad Zubair, Ken-ichirou Morohashi, David Breault, Pierre Val, Antoine Martinez
  • 雑誌名: JCI insight 巻: 3 ページ: e98394
  • DOI: doi:10.1172/jci.insight.98394
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lysosomal activity maintains Ad4BP/SF-1 protein stability for proper steroidogenic cell growth (2017)
  • 著者名/発表者名: Jhih-Siang Syu, Takashi Baba, Jyun-Yan Huang, Hidesato Ogawa, Chi-Han Hsieh, Jin-Xian Hu, Ting-Yu Chen, Tzu-Chien Lin, Ken-Ichirou Morohashi, Bu-Miin Huang, Fu-I Lu, and Chia-Yih Wang
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 7 ページ: 240
  • DOI: doi:10.1038/s41598-017-00393-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Alterations in fetal Leydig cell gene expression during fetal and adult development (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanako Miyabayashi, Yuichi Shima, Miki Inoue, Tetsuya Sato, Takashi Baba Yasuyuki Ohkawa, Mikita Suyama, Ken-ichirou Morohashi
  • 雑誌名: Sexual Development 巻: 11 ページ: 53-63
  • DOI: https://doi.org/10.1159/000453323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential lactate and cholesterol synthetic activities in XY and XX Sertoli cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Yurina Shishido, Takashi Baba, Tetsuya Sato, Yuichi Shima, Kanako Miyabayashi, Miki Inoue, Haruhiko Akiyama, Hiroshi Kimura, Yoshiakira Kanai, Yasuhiro Ishihara, Shogo Haraguchi, Akira Miyazaki, Damjana Rozman, Takeshi Yamazaki, Man-Ho Choi, Yasuyuki Ohkawa, Mikita Suyama, Ken-ichirou Morohashi
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 7 ページ: 41912
  • DOI: DOI:10.1038/srep41912, 2017
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Genetic and Endocrine Regulation of Gonadal Sex (2017)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichirou Morohashi
  • 学会等名: The 18th Congress of the International Society for Gender Medicine
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] History of fetal Leydig cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichirou Morohashi
  • 学会等名: ENDO 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ad4BPを介した細胞分化と代謝の強調的な遺伝子発現制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上 実紀、馬場 崇、諸橋 憲一郎
  • 学会等名: 第90回日本内分泌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] 核内受容体Ad4BP/SF-1によるNADPH産生制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 馬場 崇、Bing Li、諸橋 憲一郎
  • 学会等名: 第25回日本ステロイドホルモン学会学術集会
• [学会発表] 核内受容体Ad4BP/SF-1によるステロイドホルモン産生へ向けた全プロセスの制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 馬場 崇、Man Ho Choi、諸橋 憲一郎
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会 ConBio2017
• [備考]
  • URL: park.itc.u-tokyo.ac.jp/sexspectrum/index.html
• [備考]
  • URL: www.med.kyushu-u.ac.jp/seisaseibutu/