| 研究課題/領域番号 |
22K07003
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
城本 悠助 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (40912259)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 精子幹細胞 / piRNA / 生殖細胞腫瘍 |
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| 研究実績の概要 |
生殖細胞は次世代に遺伝情報を伝搬するという特殊な能力をもつ一方で、潜在的な多能性を持ち、奇形腫を形成して体細胞にも脱分化する。しかし、生殖細胞の持つ多能性がどのように抑制されているかについては未だ明らかでない。生殖細胞の遺伝子発現制御において特徴的な役割を果たすものとして小分子RNAであるPiwi interacting RNA (piRNA)が知られており、生殖細胞のゲノムを守るという重要な役割を果たしているが、近年ではpiRNAががんを含めた様々な生命現象に関わることも明らかになってきた。本研究では培養精子幹細胞であるgermline stem (GS)細胞を用いた実験で、piRNAと結合する分子であるPiwil2(Mouse piwi like)の欠損がGS細胞の脱分化を誘導し、奇形腫の形成を促すことを見出した。また、Piwil2-piRNA経路の標的遺伝子として転写因子であり多能性を制御するSox2を同定した。しかし、Piwil2単独欠損マウスにおいては精巣腫瘍は認められなかったことから、Trp53など他の因子と協調して多能性抑制に機能していると考えられた。そこで、Trp53欠損GS細胞のRNA-seq解析による遺伝子発現の変化や遺伝子発現制御に関わる小分子RNAの解析を行っている。 現在までにTrp53欠損GS細胞におけるNanogの発現上昇や小分子RNAの変化が認められている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
Piwil2欠損GS細胞において、Sox2のRNA量及びタンパク量が著しく増加しており、PIWIL2がSox2の転写を制御していると考えられた。また、Piwil2欠損GS細胞においてSox2遺伝子のノックダウンを行ったところ、脱分化が引き起こされなくなったことから、Piwil2欠損GS細胞においてSox2が脱分化に必須の因子であることが明らかとなった。また、次世代シークエンサーによる解析から、Trp53欠損細胞におけるNanogの発現上昇や小分子RNAの変化が認められたことから、Trp53の多能性抑制の機構とPiwil2との関連の解析を進めていく。
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| 今後の研究の推進方策 |
マウス生殖細胞で産生されるpiRNAによる転写制御システムは主に繰り返し配列であるレトロトランスポゾン遺伝子や一部のインプリント遺伝子を標的にすると考えられてきた。また、piRNA産生遺伝子やPiwiファミリータンパクを欠損した場合、精子形成が停止するなど、細胞分化に影響が認められる。そのため、マウスでは均一な細胞集団での解析が困難であり、新規の標的遺伝子の解析が困難であった。しかし、GS細胞を用いたRNA-seqやウエスタンブロット解析により、早期にpiRNAシステムによるSox2の制御を明らかにすることができ、またPiwil2欠損GS細胞における脱分化にSox2が必須であることを証明することができた。現在、他の脱分化抑制遺伝子、特にTrp53との関係を解析しており、Trp53の下流においてNanogの発現上昇や小分子RNAの変化が認められている。今後、Trp53とPiwil2の多能性抑制の経路を明らかにすることで、多重に制御されていると考えられる生殖細胞の持つ潜在的多能性について明らかにしていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
Trp53欠損細胞のRNA-seq解析を京大学内の施設にて実施できたため、当初予定していた費用より低価格で実施できたこと、また、小分子RNA解析を予定より低価格で解析することができたため次年度使用額が生じた。次年度ではTrp53の機能解析に加え、精巣がん遺伝子の解析に新たなノックダウンベクターの作製が予定されている。既に候補遺伝子がいくつか存在することからそれらの解析に使用する予定である。
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