Study on meiotic cell cycle regulation by SCF activator Fbxo47

SCF激活剂Fbxo47对减数分裂细胞周期调控的研究

基本信息

批准号：
21K15018
负责人：
丹野修宏
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

減数分裂型細胞周期における基質分解機構は不明な点が多い。体細胞分裂型細胞周期の基質分解機構としてユビキチンプロテアソーム経路があり、代表的なE3ユビキチンリガーゼとしてSCF複合体(SKIP1-Cullin-F-box protein complex)が知られる。減数分裂は体細胞分裂の基質分解機構を転用していると考えられ、SCF複合体が減数分裂型細胞周期に何らかの役割を担うと推定される。Fbxo47は減数分裂開始に決定的な役割をもつ転写活性化因子MEIOSINの下流因子の一つとして同定され、精巣で高発現しF-box domainを有することから、SCF複合体のサブユニットとして減数分裂型細胞周期に関与していると考えられた。Fbxo47がSCF複合体にサブユニットとして機能した際の標的基質の探索のため、Fbxo47-3xFLAG-HA及びSkp1-3xFLAG-HAノックインマウスを作製し質量分析を行った。しかしながら、FBXO47の質量分析の結果からSKP1は検出されず、またSKP1の結果からFBXO47も検出されず、FBXO47は固有の働きを持つと考えられた。一方で、Fbxo47の生理学的機能を解明するためFbxo47欠損マウスを作成したところ、精巣に明らかな縮小を認め、雄性不妊を呈した。減数分裂では減数第一分裂前期に父母に由来する２本の相同染色体が対合、交差し遺伝情報の組換えを行う。さらに詳細な解析を行ったところ、Fbxo47欠損マウスでは一旦は対合を起こすものの、早期解離が起こり交差を行えず、二価染色体の維持不全がおこり、最終的に精子形成がなされないことがわかった。相同染色体の対合の維持、解離については不明な点が多く、我々はFBXO47が減数分裂進行において対合を維持するために必須の因子であることを報告した(Tanno et al, iScience 2022)。

减数分裂细胞周期中底物降解的机制尚不清楚。泛素蛋白酶体途径是体细胞周期中的底物降解机制，而SCF复合物（Skip1-Cullin-F-box蛋白复合物）被称为典型的E3泛素连接酶。人们认为减数分裂可以重新利用体细胞分裂的底物降解机制，并且假定SCF复合物在减数分裂细胞周期中起着一定作用。 FBXO47被鉴定为Meiosin的下游因素之一，它是一种转录激活剂，在减数分裂起始中具有关键作用，并且被认为与减数分裂细胞周期有关SCF复合物的亚基，因为它在睾丸中高度表达并且具有F-box域。为了搜索fbxo47在SCF复合物中充当亚基时，fbxo47-3xflag-ha和skp1-3xflag-ha敲击小鼠制备了并进行质谱法。但是，从FBXO47的质谱结果中未检测到SKP1，并且从SKP1的结果中未检测到FBXO47，因此FBXO47被认为具有固有的函数。另一方面，当创建FBXO47以阐明FBXO47的生理功能时，发现小鼠的睾丸显着降低，并观察到雄性不育症。在减数分裂中，在减数分裂的预言期间，衍生出父母的两个同源染色体是配对的，并重新结合了交叉遗传信息。进一步的详细分析表明，尽管将FBXO47缺陷小鼠配对一次，但不可能进行早期解离并交叉，导致二价染色体的维持不足，并且并没有最终发生精子发生。关于同源染色体配对的维持和分离有许多未知数，我们报道FBXO47是维持减数分裂进程配对的重要因素（Tanno等，Iscience 2022）。