精子形成における減数分裂期のエネルギー代謝制御機構の解明

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哺乳類の精子は、精巣内で精子幹細胞から増殖・分化、減数分裂を経て半数体精細胞となり、その後形態的に大きく変化することで産生される。その中でも減数分裂期では、遺伝子発現や染色体挙動に大きな変化が起こることは知られているが、その間の細胞内のエネルギー代謝については特徴的な知見はなく、不明な点が多い。申請者は、KOマウスを用いた個体レベルでのスクリーニングにより、減数分裂期においてエネルギー代謝に関与しているであろうGeneXXを同定し、GeneXXのKO雄マウスでは減数分裂期の特定のステージにおいて精子形成の進行が停止し精子ができないことを明らかにした。 昨年度より行っていた質量分析の結果から、GeneXXは発現する組織に違いはあるがアミノ酸配列ではかなり高い相同性を示すGeneYYと相互作用している可能性が高く、精巣内での機能特異性の明らかにするために、精巣特異的プロモーターを用いて精巣のみでGeneXXとGeneYYを強制発現させる、トランスジェニックマウス（Tg）を作製した。2種類のTgマウスをすでに作製していたKOマウスと交配させ、Tgを持つKOマウスを作製し、その雄マウスとWTの雌マウスを用いて交配試験を行ったところ、GeneXX、GeneYYそれぞれのTgをもつKOマウスにおいてWTと同程度の産仔が得られた。この結果より、GeneXXがKOマウスで見られた不妊の原因遺伝子であること、また本来精巣では発現がみられないGeneYYを精巣で強制発現させることでGeneYYはGeneXXの機能を十分に補填し、生殖能力の維持に機能することが明らかとなった。また、このTgマウスから採取した精巣を用いて免疫染色を行ったところ、GeneXX、GeneYYともに減数分裂が起こる精母細胞のミトコンドリアで強く発現しており、特徴的なエネルギー代謝を生み出している可能性が示唆された。