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2014年11月 3日 (月)

精子と卵子を産み出す細胞分裂に重要なタンパク質脱リン酸化酵素の発見

2014年10月24日
京都大学物質-細胞統合システム拠点iCeMS
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 京都大学物質-細胞統合システム拠点
(iCeMS)の Peter Carlton
(カールトン ピーター)准教授の
研究グループは、精子と卵子を産み出す
細胞分裂、減数分裂、において保存された
タンパク質脱リン酸化酵素PP4が、重要な
役割を果たすことを発見しました。
 
 減数分裂は、ゲノムDNAを半分にして
精子・卵子を作り出す、特殊な細胞分裂
です。
 
 私たちの体の細胞は、普通、母親と父親の
両方から受継いだ2セットのゲノムDNA
(2倍体)を持ちます。
 
 しかし、私たちが精子と卵子を産み出す
とき、このゲノムDNAを半分にしておく
(1倍体にする)必要があります。
 
 なぜならば、この1倍体の精子のDNAと
卵子のDNAが受精により出会い、再び、
2倍体のゲノムDNAを持つ受精卵が生まれる
からです。
 
 減数分裂における失敗は、1倍体ではない
ゲノムDNA(1倍体よりも多すぎる、
もしくは少なすぎる)を持つ精子や卵子を
産み出し、これらの精子や卵子は、
受精できても、正常な発生ができない症例
(流産、死産)、もしくは染色体異常児の
出産(21番染色体が1本多いダウン症
など)につながります。
 
 私たちは、減数分裂における正確な
ゲノムDNAの半数化を支えるメカニズムを
理解するため、卵母細胞が非常に豊富な
モデル生物線虫を用いて、減数分裂に
必須なタンパク質を探索しました。
 
 その結果、生物種間を越えて、広く保存
されているタンパク質脱リン酸化酵素PP4
が、減数分裂前期の染色体のふるまいを
制御するために機能することを明らかに
しました。
 
 減数分裂前期、父由来と母由来の相同な
染色体同士は、隣同士に並んで、
相同組み換えを起こすことにより、
ゲノムDNA半数化に必須な構造
(キアズマと呼ばれます)を作り出します。
 
 PP4を欠損した卵母細胞では、
この相同染色体が隣に並ぶ段階と、
相同組み換えを起こす段階
それぞれに独立して不具合が生じるため、
最終的に異常な卵子を形成してしまいます。
 
 また興味深いことに、若い線虫と、
老いた線虫の減数分裂を比較すると、
老いた線虫が卵子を産み出す際に、PP4の
働きがより重要であることもわかりました。
 
 減数分裂前期の相同染色体が隣に並んだ
構造は、非常に複雑かつ微細であるため、
本研究は、超解像度顕微鏡3D-SIM
(3次元構造化照明顕微鏡)という最先端
の顕微鏡技術を用いて、生殖細胞の
ゲノムDNAの構造を解析しました。
 
 本研究でその機能を明らかにした
タンパク質脱リン酸化酵素PP4は、ヒトでも
保存されているため、本研究は、現代社会
で急速に増加しつつある不妊問題の理解に
貢献する可能性があります。
 
 本成果は2014年10月23日(木)に
英国オンライン科学誌「PLOS Genetics
(プロス ジェネティクス)」で
公開されました。
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 興味深いです。
 
>本研究でその機能を明らかにした
>タンパク質脱リン酸化酵素PP4は、
>ヒトでも保存されている
 
 やはり人も他の生物も全てその元は
一つのもので、分化して来た結果の
ようですね。
 
 人だけが特別なものではない。
 
 たまたま分化の結果、環境に適応出来た
ものだけが生き残って来たということ
のように思う。
 
 そのおかげで、他の生物を研究する
ことで人にも応用出来る。
 
 人と他の生物との距離は思っているより
も近い。
 
>本研究は、現代社会で急速に増加しつつ
>ある不妊問題の理解に貢献する可能性が
>あります。
 
 期待したい。

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