Elucidation of the sperm histone modification which changes in aging and influences the phenotype of the next generation

阐明精子组蛋白修饰在衰老过程中的变化并影响下一代表型

基本信息

批准号：
20J22054
负责人：
舘花美沙子
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、精巣内でのヒストン修飾酵素遺伝子の機能欠損もしくは機能増強を行うことにより生殖細胞特異的にヒストン修飾の加齢型変異を誘導するために、アデノ随伴ウイルス（AAV）を用いて精巣内で生殖細胞特異的にターゲット遺伝子の発現を制御する方法を確立することを試みた。その結果、作製したAAVを精細管へインジェクションすることによって、精巣内の細胞に感染させることに成功した。しかし、精巣内の体細胞への強い感染は確認されたものの、生殖細胞への高い感染率は得られず、当初の目的であった生殖細胞特異的なヒストン修飾酵素遺伝子の制御はできなかった。生殖細胞への感染率の向上が今後の課題である。また、神経発生に重要であり種々の分子と複合体を作りエピゲノムの変化ももたらす転写抑制因子REST/NRSFについて、ゲノム編集により標識タグを導入したマウスを用いて精巣での局在を確認し、加齢による変化について解析を行った。その結果、加齢マウスの精巣ではREST/NRSFの発現期間に変化がみられる可能性を発見した。同時に、加齢によりアポトーシスのシグナルが増加していることも確認した。さらに、精子から抽出したRNAをマイクロアレイにより解析したところ、加齢に伴い細胞死に関連するマイクロRNA（miRNA）の発現が増加していることが明らかになった。そのほか、神経系遺伝子の発現制御に関連するmiRNAも検出された。今後、これらのmiRNAの精巣・精子でのはたらきや、受精卵に持ち込まれた場合の機能などを詳細に検証することが必要となる。以上の結果から、精巣や精子において、加齢によりいくつものエピゲノム因子が変化していることが明らかとなった。これらがどのように次世代の発達に影響するのかを検証することにより、父親の加齢により発症リスクが上昇する疾患の新たなメカニズムの発見につながると考えられる。

在这项研究中，我们使用腺相关病毒（AAV）通过功能性删除或增强睾丸中组蛋白修饰酶基因的功能，以生殖细胞特异性方式诱导组蛋白修饰中的年龄相关突变。以生殖细胞特异性方式控制靶基因表达的方法。结果，他们通过将制备的AAV注射到生精小管中，成功感染了睾丸内的细胞。然而，虽然证实了睾丸中体细胞的强烈感染，但并未达到生殖细胞的高感染率，也没有达到控制生殖细胞特异性组蛋白修饰酶基因的最初目标。未来的挑战是提高生殖细胞的感染率。此外，我们使用通过基因组编辑引入标记标签的小鼠，确认了转录抑制因子 REST/NRSF 在睾丸中的定位，这对于神经发生很重要，并与各种分子形成复合物并导致表观基因组的变化。由于衰老而发生的变化。结果，他们发现衰老小鼠睾丸中REST/NRSF的表达周期可能存在变化。同时，我们还证实，细胞凋亡信号随着年龄的增长而增加。此外，对从精子中提取的 RNA 进行微阵列分析表明，与细胞死亡相关的 microRNA (miRNA) 的表达随着年龄的增长而增加。此外，还检测到与神经系统基因表达调控相关的miRNA。未来，有必要详细研究这些miRNA在睾丸和精子中的功能，以及它们引入受精卵时的功能。上述结果表明，睾丸和精子中的许多表观基因组因素随着年龄的增长而发生变化。研究这些因素如何影响下一代的发育将有助于发现新的疾病机制，其中随着父亲年龄的增长，患病的风险会增加。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Detection of <scp>REST</scp> expression in the testis using epitope‐tag knock‐in mice generated by genome editing

使用基因组编辑生成的表位标签敲入小鼠检测睾丸中的 <scp>REST</scp> 表达

DOI：
10.1002/dvdy.417
发表时间：
2021
期刊：
Developmental Dynamics
影响因子：
2.5
作者：
Kimura Ryuichi;U. Inoue Yukiko;Kikkawa Takako;Tatehana Misako;Morimoto Yuki;Inada Hitoshi;Oki Shinya;Inoue Takayoshi;Osumi Noriko
通讯作者：
Osumi Noriko

マウスの雄性生殖系列細胞におけるヒストン修飾の加齢による変化

小鼠雄性生殖细胞组蛋白修饰的年龄相关变化