オス減数分裂における性染色体に特異的なDNA損傷応答を司る分子基盤の解明

阐明控制雄性减数分裂过程中性染色体特异性 DNA 损伤反应的分子基础

• 批准号: 22K20635
• 负责人: 阿部 洋典
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20635/
• 关键词: 減数分裂; 性染色体不活化; 精子形成; DNA 損傷応答; DNA損傷応答; 遺伝子サイレンシング

オス減数分裂では減数分裂のある時期を境に性染色体全体からの遺伝子発現が減数分裂の完了まで抑制される (性染色体不活化)。これまでに性染色体不活化の分子メカニズムとして、DNA損傷応答　(DDR) シグナルで機能する因子が遺伝子発現抑制の開始機構に必須であることが知られている。さらに申請者の研究から恒常的な DDR シグナルの活性化が長期的な遺伝子発現抑制を維持する分子メカニズムであることが分かった。性染色体上の DDR シグナルは ATR キナーゼ依存的に活性化されることから、本研究では性染色体不活化を維持するために ATR を性染色体上へ恒常的にリクルートする減数分裂特異的な分子メカニズムが存在すると仮説を立て、その解明を目指している。研究方針として性染色体上で ATR と相互作用する因子を質量分析により同定し、減数分裂特異的な因子を見出すことを計画した。具体的な手法としてアフィニティー精製用に 3xFLAG-HA タグをノックインしたマウスツールを作成した。ATR へのタグの導入が ATR のキナーゼ活性に影響を与える可能性を考慮し、本研究では ATR の活性化に機能する相互作用因子 ATRIP に精製タグを導入することにした。ATRIP は ATR と相互作用する領域を C 末側に持つことから、本件度は N 末側にタグを導入したマウスを作成した。しかしながら同マウスでは腫瘍が発生して生殖可能齢に達する前に死亡した。また生存したマウス個体も不妊であった。これらの結果は N 末側へのタグ挿入は ARTIP の機能を阻害し、KO のような表現型をもたらしたためと考えられる。代替手法として ATRIP の C 末側への精製タグ導入したマウスの作出に着手している。

在雄性减数分裂中，所有性染色体的基因表达在减数分裂的某个阶段受到抑制，直到减数分裂完成（性染色体失活）。作为性染色体失活的分子机制，众所周知，在DNA损伤反应（DDR）信号中发挥作用的因子对于基因表达抑制的启动机制至关重要。此外，申请人的研究揭示了组成型DDR信号激活是维持长期基因表达抑制的分子机制。由于性染色体上的 DDR 信号以 ATR 激酶依赖性方式激活，这项研究揭示了一种减数分裂特异性分子机制，该机制将 ATR 招募到性染色体上以维持性染色体失活。我们假设它存在，并旨在阐明它。 。研究方针是利用质谱法来识别与性染色体上的 ATR 相互作用的因子，并发现减数分裂特异性因子。作为一种具体方法，我们创建了一个带有 3xFLAG-HA 标签的小鼠工具，用于亲和纯化。考虑到在ATR中引入标签可能会影响ATR的激酶活性，在本研究中，我们决定将纯化的标签引入到相互作用因子ATRIP中，该因子在ATR激活中发挥作用。由于 ATRIP 在 C 端有一个与 ATR 相互作用的区域，因此我们创建了一种在 N 端引入了标签的小鼠。然而，这些小鼠在达到生育年龄之前就长出了肿瘤并死亡。幸存的小鼠也没有生育能力。这些结果可能是由于 N 末端的标签插入抑制了 ARTIP 功能，从而导致 KO 样表型。作为一种替代方法，我们已经开始创建在 ATRIP C 末端引入纯化标签的小鼠。

项目成果

オス減数分裂において性染色体の不活化を支える分子基盤の解明

阐明男性减数分裂期间性染色体失活的分子基础

• 发表时间: 2023
• 作者: 阿部 洋典;荒木 喜美;石黒 啓一郎
• 通讯作者: 石黒 啓一郎