エピゲノム不妊発症の分子機構解析

表观基因组不孕症发生的分子机制分析

• 批准号: 20K09543
• 负责人: 富澤 信一
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Yokohama City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K09543/
• 关键词: 不妊; 精子形成; エピジェネティクス; Kmt2b; ヒストン修飾; Tsga8; 不妊症; エピゲノム

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。

The aim of this study was to elucidate the role of male infertility in the development of sperm, and to elucidate the identity and function of KMT2B, an essential enzyme for sperm formation. KMT2B is essential for the differentiation of sperm stem cells. KMT2B is essential for the post-sperm formation. In this study, we analyzed the function of KMT2B and TG8 genes. CRISPR-Cas9 is used to control the abnormal development of sperm cells in Tsga8. In addition, Tsga8 is necessary for the activation of X chromosome genes during sperm formation. The results of analysis of TG2 gene showed that TG2 gene could inhibit the development of spermatocytes and sperm cells. Histological analysis of sperm cells, TG2 and sperm cell elongation necessary for migration All sperm cells were analyzed for TG2 gene deficiency and sperm cell inflammation, and the possibility of TG2 gene deficiency and normal reproduction was demonstrated. KMT2B is a gene that controls the development of sperm cells and male infertility. This study was conducted on KMT2B sperm formation.

项目成果

Regulation of male germ cell development through KMT2B-dependent epigenetic programming

通过 KMT2B 依赖性表观遗传编程调节雄性生殖细胞发育

• 发表时间: 2022
• 作者: 富澤信一;小林裕貴;Rachel Fellows;尾野道男;黒羽一誠;田中宏光;河越龍方;才津浩智;鈴木穣;水木信久;小倉淳郎;大保和之
• 通讯作者: 大保和之

Regulation of spermatogenesis by Kmt2b-dependent epigenome in spermatogonial stem cells

精原干细胞中 Kmt2b 依赖性表观基因组对精子发生的调节

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuki Kobayashi;Shin-ichi Tomizawa;Michio Ono;Kazushige Kuroha;Tatsukata Kawagoe;Masahide Seki;Yutaka Suzuki;Narumi Ogonuki;Kimiko Inoue;Shogo Matoba;Nobuhisa Mizuki;Atsuo Ogura;Kazuyuki Ohbo
• 通讯作者: Kazuyuki Ohbo

Role of a novel protease inhibitor for spermatogenesis and immune homeostasis

新型蛋白酶抑制剂对精子发生和免疫稳态的作用

• 发表时间: 2023
• 作者: 富澤信一;Rachel Fellows;尾野道男;黒羽一誠;Ivana Dockal;南澤恵佑;鈴木穣;才津 浩智;大保和之
• 通讯作者: 大保和之

Spermatogonial chromatin priming for spermiogenic and post-fertilization development

精原细胞染色质引发精子发生和受精后发育

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomizawa S;Kobayashi Y;Fellows R;Suzuki Y;Ogura A;Ohbo K
• 通讯作者: Ohbo K