線虫の精子特異的なタンパク質のアルギニンメチル化による制御機構の解析

线虫精子特异性蛋白精氨酸甲基化调控机制分析

• 批准号: 20K15799
• 负责人: 田島 達也
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-20K15799/
• 关键词: 線虫; 精子; アルギニンメチル化; 塩基性タンパク質

タンパク質アルギニン残基（Arg）のメチル化は、PRMTファミリー呼ばれるメチル基転移酵素により触媒され、モノメチルアルギニン化（MMA化）を経て、非対称性ジメチルアルギニン化（ADMA化）または対称性ジメチルアルギニン化（SDMA化）される。これまでのin vitroメチル化実験から、ADMA化酵素であるPRMT-1は精子特異的かつ哺乳類プロタミン代替タンパク質されているSPCH-2およびSPCH-3の43位Argをメチル化することを明らかにした。また、遺伝学的なアプローチより、SPCH-2は線虫の生殖機能に大きく寄与しており、精細胞形成と精子形成の偽足（哺乳類精子のべん毛に相当）の伸長に関与している可能性を見出した。令和4年度は、昨年度の推進方策に記載したSPCH-2は線虫の精細胞形成や精子の偽足の伸長に必要であることから、その原因の解析ついて、精子ミトコンドリアに異常がないか、あるいは精子の運動能について検証した。SPCH-2とSPCH-3の43位Arg のメチル化が線虫の生殖に必要であるかどうかを検証するために、CRISPR/Cas9システムを用いてspch-2/spch-3 R43K 線虫の作製を再度行った。しかし、ポジティブな成果が得られなかった。最近、MMA化酵素である線虫のPRMT-9は生殖に大きく寄与しており、その原因は精子側にあることが分かった。さらに詳細な解析をしたところprmt-9遺伝子変異体の精子は野生型精子の偽足より短くなり運動能が低下していた。この表現系はspch-2変異体と類似しており、PRMT-9とSPCHタンパク質の関係性を検証している。

蛋白精氨酸残基（ARG）的甲基化被称为PRMT家族的甲基转移酶催化，然后是单甲基钙化（MMA），然后是不对称的二甲基钙化（ADMA）或对称性二甲基依甲基钙化（SDMA）。以前的体外甲基化实验表明，SPCH-2和SPCH-3中的ADMA酶PRMT-1甲基化位置ARG，它们是精子特异性和替代性哺乳动物蛋白质。此外，通过一种遗传方法，SPCH-2被发现有可能有助于线虫的生殖功能，并且参与了精子细胞形成和伪足的延伸（对应于哺乳动物精子中的鞭毛）。在2022年，在去年的促销措施中描述了SPCH-2，对于线虫中的精子细胞形成以及精子伪植物的扩展是必要的，因此我们分析了原因和椎骨以确定精子线粒体或精子运动性中是否存在任何异常。为了验证线虫繁殖需要在SPCH-2和SPCH-3中的位置43 ARG的甲基化，使用CRISPR/CAS9系统再次执行SPCH-2/SPCH-3 R43K线虫的生产。但是，没有实现积极的结果。最近，已经发现，MMA酶PRMT-9为繁殖做出了巨大贡献，原因是精子侧。进一步的详细分析表明，PRMT-9基因突变体的精子的精子比野生型精子的伪足，导致迁移率降低。该表型与SPCH-2突变体相似，并测试PRMT-9和SPCH蛋白之间的关系。

项目成果

線虫の生殖におけるアルギニンモノメチル化制御機構の解明

阐明线虫繁殖中精氨酸单甲基化的调控机制

• 发表时间: 2023
• 作者: 田島達也;大徳浩照 ;加香孝一郎;張 文瑜;平野寛太;池田音緒; 深水昭吉
• 通讯作者: 深水昭吉

線虫の雄性生殖細胞における アルギニンモノメチル化酵素PRMT-9の機能的役割の解明

阐明精氨酸单甲基转移酶 PRMT-9 在秀丽隐杆线虫雄性生殖细胞中的功能作用

• 发表时间: 2023
• 作者: 田島達也;大徳浩照 ;加香孝一郎;張 文瑜;平野寛太;池田音緒; 深水昭吉
• 通讯作者: 深水昭吉

第94回日本生化学会大会 若手優秀賞受賞

荣获第94届日本生化学会大会青年优秀奖

線虫の精子特異的タンパク質におけるアルギニンメチル化制御機構の解析

线虫精子特异性蛋白精氨酸甲基化控制机制分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 田島達也;大徳浩照;加香孝一郎;張 文瑜;秋元祐斗;深水昭吉
• 通讯作者: 深水昭吉