エピゲノム不妊発症の分子機構解析

本研究では雄性不妊メカニズムの解明に向け、精子形成に必須なヒストンメチル化酵素KMT2Bが制御する遺伝子の同定と機能解析を目的としている。これまでに、KMT2Bは精子幹細胞の分化に必須であることや、KMT2Bは精子形成後半に必要な遺伝子セットにあらかじめH3K4me3を導入していることが明らかとなっている。そこで本研究では、KMT2Bが制御する遺伝子の一つとして同定したTsga8遺伝子と、TG2遺伝子の機能解析を実施した。まずCRISPR-Cas9を用いてTsga8遺伝子ノックアウトマウスを作製したところ、このマウスは精子細胞の発生異常による不妊症を発症することが示された。さらに、Tsga8が精子形成時に起きるX染色体の遺伝子活性化に必要であることが明らかになった。一方で、TG2遺伝子の解析の結果、TG2は精母細胞から精子細胞において発現する遺伝子であり、そのノックアウトマウスも精子細胞発生の著しい障害による不妊を呈することがわかった。組織学的な解析からは、TG2が円形精子細胞から伸長精子細胞への移行に必要であることが示された。精巣全体や円形精子細胞を用いたトランスクリプトーム解析では、TG2遺伝子欠損精巣および精子細胞が顕著な炎症を示すことがわかったため、TG2がプロテアーゼの正常なネットワークの維持や、炎症の抑制に関わる可能性が示唆された。KMT2Bが制御する遺伝子は他にも多く存在し、その多くは未解析のため、それらの中には上記2遺伝子と同様に精子細胞発生や雄性不妊に関わる遺伝子が存在していることが推測される。このことから、本研究ではKMT2Bによる精子形成メカニズムの一端が明らかになったと考えることができる。

本研究では雄性不妊メカニズムの解明に向け、精子形成に必須なヒストンメチル化酵素KMT2Bが制御する遺伝子の同定と機能解析を目的としている。これまでに、KMT2Bは精子幹細胞の分化に必須であることや、KMT2Bは精子形成後半に必要な遺伝子セットにあらかじめH3K4me3を導入していることが明らかとなっている。そこで本研究では、KMT2Bが制御する遺伝子の一つとして同定したTsga8遺伝子と、TG2遺伝子の機能解析を実施した。まずCRISPR-Cas9を用いてTsga8遺伝子ノックアウトマウスを作製したところ、このマウスは精子細胞の発生異常による不妊症を発症することが示された。さらに、Tsga8が精子形成時に起きるX染色体の遺伝子活性化に必要であることが明らかになった。一方で、TG2遺伝子の解析の結果、TG2は精母細胞から精子細胞において発現する遺伝子であり、そのノックアウトマウスも精子細胞発生の著しい障害による不妊を呈することがわかった。組織学的な解析からは、TG2が円形精子細胞から伸長精子細胞への移行に必要であることが示された。精巣全体や円形精子細胞を用いたトランスクリプトーム解析では、TG2遺伝子欠損精巣および精子細胞が顕著な炎症を示すことがわかったため、TG2がプロテアーゼの正常なネットワークの維持や、炎症の抑制に関わる可能性が示唆された。KMT2Bが制御する遺伝子は他にも多く存在し、その多くは未解析のため、それらの中には上記2遺伝子と同様に精子細胞発生や雄性不妊に関わる遺伝子が存在していることが推測される。このことから、本研究ではKMT2Bによる精子形成メカニズムの一端が明らかになったと考えることができる。