上原記念生命科学財団研究報告集, 39（2025） 上原記念生命科学財団研究報告集, 39 (2025) HSF5 は精巣の中で減数分裂を進行中の精母細胞で発現する 17減減数数第第一一分分裂裂前前期期ににおおけけるる遺遺伝伝子子発発現現制制御御機機構構 減数第一分裂前期における遺伝子発現制御機構熊熊本本大大学学 発発生生医医学学研研究究所所 染染色色体体制制御御分分野野 熊本大学 発生医学研究所 染色体制御分野【【目目的的】】減数第一分裂前期のパキテン期は細胞周期の G2 期に相当する時期であるが、体細胞分裂の G2 期とは異なる遺伝子発現制御が実行されている。本研究では体細胞分裂の G2 期と減数第一分裂前期のパキテン期との違いを本質的に決定付ける遺伝子発現制御メカニズムの解明を目的とする。MEIOSIN は減数分裂関連遺伝子のプロモーターへの結合を介して減数分裂プログラムの活性化を制御する。MEIOSIN の標的遺伝子にはゲノムデータベースに眠る未解析のものが多く含まれるが、これらの遺伝子には精子・卵子の正常な形成に必要とされるものが含まれる可能性が考えられた。本研究では MEIOSIN の標的遺伝子の一つで、精巣特異的に発現する熱ストレス応答性転写因子（Heat Shock Factor）と相同な新規因子 HSF5 について詳細な検討を行った。 【【方方法法】】MEIOSIN によって発現制御を受ける未解析遺伝子群の中から、精巣・卵巣で特異的に発現を示すものを RT-PCR 法により同定した。次いで、それらの遺伝子について、受精卵への CRISPR-Cas9 導入による遺伝子破壊を 行い、8 週齢 F0 個体の精巣が萎縮を示すか否かを指標に、表現型を解析した。そのうち、遺伝子欠損により不妊を 示す遺伝子として Hsf5 遺伝子を新規に同定した。Hsf5 遺伝子欠損マウスの組織学的解析、免疫沈降と質量分析法を 用いた相互作用因子の解析、ChIP-seq、Cut&Tag によるゲノム結合部位の解析、scRNA-seq などを駆使して HSF5 の特性について検討した。 【【結結果果】】免疫染色の解析から、HSF5 タンパク質は精巣内では減数第一分裂前期の中盤に相当するパキテン期から円形精子細胞までのステージで特異的な発現パターンを示すことが明らかとなった。Hsf5 欠損マウスのオスでは精母細胞はいったん減数分裂を進行するものの減数第一分裂前期の終盤で死滅して、精巣の萎縮をともなって不妊となることが判明した。scRNA-seq 解析により Hsf5 欠損マウスの精巣を詳細に解析したところ、HSF5 が減数分裂の中盤以降の 制御に必須の働きをしており、精子形成の活性化に関わる働きがあることが明らかとなった。さらに、HSF5 が減数 分裂の中盤に出現して DNA と直接結合する活性があること、さらに精子形成活性化に役割を果たす多くの遺伝子の プロモーター領域に結合することを明らかにした。従来知られていた熱ショック因子とは全く異なるメカニズムによりDNA と直接結合する活性を示すことや熱ストレス応答ではなく生殖細胞の発生を制御する働きがあることが明らかとなった。 【【発発表表】】 1） Yoshimura S, Shimada R, Kikuchi K, Kawagoe S, Abe H, Iisaka S, Fujimura S, Yasunaga K, Usuki S, Tani N, Ohba T, Kondoh E, Saio T, Araki K, IIsshhiigguurroo KK :: Atypical heat shock transcription factor HSF5 is critical for male meiotic prophase under non-stress conditions. NNaattuurree CCoommmmuunniiccaattiioonnss 15, 3330 (2024) 2） Shimada R, Kato Y, Takeda N, Fujimura S, Yasunaga K, Usuki S, Niwa H, Araki K, IIsshhiigguurroo KK :: STRA8–RB interaction is required for timely entry of meiosis in mouse female germ cells. NNaattuurree CCoommmmuunniiccaattiioonnss 14,6443 (2023) 現在の所属：千葉大学大学院 医学研究院 疾患生命医学 現在の所属：千葉大学大学院 医学研究院 疾患生命医学石石黒黒 啓啓一一郎郎 石黒 啓一郎17
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