初期分化段階の生殖細胞の環境依存的な副腎皮質ホルモン分泌機能とその作用機序の解明

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ストレス環境下でも生殖細胞の増殖や分化を適切に制御することは生殖機能を維持する上で極めて重要である。これまでの研究から、ストレス関連因子である副腎皮質ホルモン合成関連酵素cyp21a2およびhsd11b2が初期分化段階の生殖細胞において飢餓環境依存的に発現していることがわかった。交配実験などの申請者が行なったこれまでの変異体解析の結果から、驚くべきことに、メダカにおいて副腎皮質ホルモン合成関連酵素cyp21a2を欠損させるとメス成魚において排卵に障害が生じることが明らかになった。この現象の原因とメカニズムを突き止めることを2021年度の目的とした。野生型および変異体卵巣から単離した卵胞を用いてin vitroで排卵実験を行うと、変異体卵胞において排卵が起きないことが再現された。この実験後の卵胞における排卵関連遺伝子の発現をqRT-PCRを用いて調べると、mmp15, pai1といった排卵関連遺伝子の発現に異常な変動が認められた。また、野生型および変異体卵巣から大・中・小のサイズ別に卵胞・卵母細胞を単離し、それぞれに含まれるステロイド量をMSを用いて測定した。その結果、CYP21A2の基質の前駆物質である11b-OH-プロゲステロンが野生型の初期卵母細胞に蓄積していることがわかった。前年度に行った野生型および変異体メダカの全身を利用したMS解析の結果と合わせて考えると、この結果はCYP21A2が関わる反応の材料である基質やその前駆体が初期卵母細胞に蓄積することを示唆している。また、CYP21A2を欠失した卵母細胞では反応が起こらず、さらに蓄積し量が増えることもわかった。これらの結果から、初期卵母細胞においてCYP21A2がかかわる反応が起きていること、そこからその代謝産物が放出されている可能性が示唆された。