A novel mechanism of spermatogenesis regulated by long noncoding RNA and multi-functional genome element

长非编码RNA和多功能基因组元件调控精子发生的新机制

• 批准号: 20H03285
• 负责人: 木村 敦
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-20H03285/
• 关键词: 精子形成; 長鎖非コードRNA; ゲノム; dual promoter-enhancer; 遺伝子発現調節

本研究は、精子形成の全容を理解することを目指して、一次精母細胞において長鎖非コードRNAと多機能性ゲノム（dual promoter-enhancer）が協働的に機能するという新しいメカニズムを、マウスを用いて検証するものである。計画3年目までで、精巣特異的長鎖非コードRNAであるlncRNA-HSVIIIノックアウトマウスの中に精子数が減少している個体が観察され、血中テストステロンレベルが減少していることも見出した。本年度は、このlncRNA-HSVIIIノックアウトマウスの精巣を用いたRNA-seq解析を行った。その結果、複数個体のノックアウト精巣で共通して発現低下している遺伝子が226個あることが判明した。その中には、一次精母細胞の遺伝子群やテストステロン合成に関わる遺伝子群も含まれており、それらの一部は定量的RT-PCRでも確認した。一方、DPEによって制御を受ける遺伝子群について、ここ数年でマウス一次精母細胞のChIP-seqデータが公共データベースに蓄積されていることから、それらを再解析して我々のデータと照合することとした。公共の精原細胞と一次精母細胞におけるH3K4me1のChIP-seqデータを解析し、各遺伝子の発現データも参照して、精原細胞で3784個、一次精母細胞で8799個のDPE候補配列を得た。現在、これらのDPE候補配列を、我々が独自に同定していたDPE候補配列と照合して、信頼度の高いDPE配列をリスト化している。さらにCRISPR-a法によるlncRNA-HSVIII過剰発現細胞の樹立を試みたところ、発現レベルが高くないものの、一定程度のlncRNA-HSVIII活性化が見られた。

这项研究旨在了解精子发生的全部程度，并使用小鼠检查一种新的机制，其中长链非编码RNA和多功能基因组在原发性精子细胞中协作起作用。到计划的第三年，在LNCRNA-HSVIII敲除小鼠，一种特异性的长链非编码RNA中观察到精子计数降低的个体，还发现血液睾丸激素水平降低。今年，使用LNCRNA-HSVIII敲除小鼠的睾丸进行RNA-Seq分析。结果，发现有226个基因在多个敲除睾丸中通常表达。这些包括睾丸激素合成的一级精子基因组和基因，其中一些通过定量RT-PCR证实。另一方面，对于由DPE调节的基因组，在过去的几年中，来自主要鼠标精子细胞的芯片seq数据已在公共数据库中积累，因此我们决定将它们重新分析并与我们的数据匹配。分析了公共和原代精子细胞中H3K4ME1的chip-seq数据，并且还参考了每个基因的表达数据，以获得精子症和8799个原发性精子细胞的3784 DPE候选序列。当前，我们将这些DPE候选序列与我们独立识别的DPE候选序列进行比较，以列出高度可靠的DPE序列。此外，当尝试使用CRISPR-A方法建立LNCRNA-HSVIII过表达细胞时，尽管表达水平不高，但在一定程度上观察到了lncRNA-HSVIII激活。

项目成果

マウス精子形成における長鎖非コードRNAの機能と作用機構

长链非编码RNA在小鼠精子发生中的功能及机制

• 发表时间: 2022
• 作者: Sakamoto Yuki;Kawamura Ayako;Suzuki Takamasa;Segami Shoji;Maeshima Masayoshi;Polyn Stefanie;De Veylder Lieven;Sugimoto Keiko;木村敦
• 通讯作者: 木村敦

A dual enhancer-silencer element, DES-K16, in mouse spermatocyte-derived GC-2spd(ts) cells

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.10.049
• 发表时间: 2021-01-01
• 期刊: BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
• 影响因子: 3.1
• 作者: Bandara, Thusitha A. M. K.;Otsuka, Kai;Kimura, Atsushi P.
• 通讯作者: Kimura, Atsushi P.

マウス精巣長鎖非コードRNAの意義を求めて

寻找小鼠睾丸长非编码RNA的意义

• 发表时间: 2022
• 作者: Suzuki Toshitaka N.;Matsumoto Yui K.;木村敦
• 通讯作者: 木村敦