マウス減数分裂におけるメス特異的な転写制御機構の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K22638
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 島田 龍輝 熊本大学, 発生医学研究所, 特定事業研究員 (10882798)
• 研究期間 (年度): 2020-09-11 – 2022-03-31
• キーワード: 減数分裂 / 細胞周期 / STRA8 / RB / マウス / 生殖細胞

研究実績の概要

減数分裂は常に細胞周期のS期から始まるが、なぜ減数分裂の開始とS期が同調できるのかその分子機構は全く解析が進んでいなかった。申請者達は減数分裂誘導因子であるSTRA8が細胞周期をG1期で停止させるRBと結合することを見出していた。RBは細胞周期において、S期関連遺伝子の転写を抑制していることから、STRA8とRB結合もS期から始まる減数分裂の開始に機能を持つことが推測された。
RBに結合できないSTRA8変異体(delRB STRA8)を作成し、表現型解析を行なった。その結果、オスには顕著な表現型が確認されない一方で、メスは不妊になることがわかった。このことからSTRA8とRBの結合はメス特異的な機能を持つことが明らかになった。
申請者たちが、single cell RNA-seqを行い詳細な遺伝子の発現変化を解析した結果、delRB STRA8変異体では細胞周期のG1期からS期への移行に異常があることが明らかになった。さらに我々は、delRB STRA8のメスでは減数分裂の開始が遅れていることを見出した。これは減数分裂関連遺伝子の転写を活性化させるMEIOSINの発現が遅延していることに起因することも明らかにした。これらの結果から、STRA8-RBの結合が、G1期からS期への移行を促進し、適切な時期に減数分裂を開始させるために重要であり、これらの緻密な制御がメス生殖能の維持を可能にしていることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] FBXO47 is essential for preventing the synaptonemal complex from premature disassembly in mouse male meiosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanno Nobuhiro、Takemoto Kazumasa、Takada-Horisawa Yuki、Shimada Ryuki、Fujimura Sayoko、Tani Naoki、Takeda Naoki、Araki Kimi、Ishiguro Kei-ichiro
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 ページ: 104008～104008
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Meiosis-specific ZFP541 repressor complex promotes developmental progression of meiotic prophase towards completion during mouse spermatogenesis (2021)
  • 著者名/発表者名: Horisawa-Takada Yuki,Kodera Chisato,Takemoto Kazumasa,Sakashita Akihiko,Horisawa Kenichi,Maeda Ryo,Shimada Ryuki,Usuki Shingo,Fujimura Sayoko,Tani Naoki,Matsuura Kumi,Akiyama Tomohiko,Suzuki Atsushi,Niwa Hitoshi,Tachibana Makoto,Ohba Takashi,Katabuchi Hidetaka,Namekawa Satoshi H.,Araki Kimi,Ishiguro Kei-Ichiro
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-021-23378-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] STRA8-RB interaction coordinates S phase entry and meiotic initiation in female germ cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryuki Shimada
  • 学会等名: 55th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
• [学会発表] RB-STRA8 interaction coordinates the S phase entry and meiotic initiation in mouse female germ cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryuki Shimada
  • 学会等名: PDSM2021
  • 国際学会
• [学会発表] STRA8 plays multiple roles in gonadal germ cell development and meiotic cell cycle in mouse female (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryuki Shimada
  • 学会等名: International Symposium on the Biology of Vertebrate Sex determinaiton
  • 国際学会