広報活動

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2014年11月7日

理化学研究所

精子や卵子が正常でも不妊になり得る

-ゲノムのたった1文字の違いで不妊になることを解明-

図

精囊におけるWnt/β-カテニンシグナル伝達の異常

子供が欲しいのに妊娠できないというカップルは約9%に上り、日本だけでなく世界的にも社会問題化しています。不妊の原因はさまざまですが、遺伝的要因もその1つです。

β-カテニン遺伝子という遺伝子があります。形態形成や発がんなどに重要な役割を果たしているβ-カテニンタンパク質をつくる重要な遺伝子です。β-カテニン遺伝子はすべての細胞で発現し、遺伝子全体が欠損すると発生初期から成長が止まって胎生死することが知られ、重要な遺伝子であるとされています。そのため、β-カテニン遺伝子の機能不全が身体全体に影響せずに局所的な症状につながるとは、これまで考えられていませんでした。今回、理研の研究チームは、β-カテニン遺伝子の重要な機能の詳細を理解するための変異解析を進めました。マウスを対象に、マウスのゲノム情報を1文字(1塩基)レベルで機能解析するシステムを用い、従来のように遺伝子全体を欠損させるのではなく、1塩基だけ変異させた場合の遺伝子機能の解析に取り組みました。

その結果、まったく予期していなかった「精子も卵子も正常なのに不妊になるマウス」を発見したのです。このマウスは、β-カテニン遺伝子のわずか1文字(1塩基)の突然変異によって、タンパク質を構成するアミノ酸の配列が1文字(1塩基)だけ変わり、オスは精嚢(せいのう)の形成過剰、メスは膣(ちつ)の形成不全を引き起こして不妊になっていました。一方で、卵子や精子を含め、その他の異常は認められず寿命を全うしました。つまり、このマウスは、体全体で必須遺伝子といわれるβ-カテニン遺伝子のわずか1塩基の置換によって、精嚢や膣形成だけ局所的にその影響が現れたことになります。

β-カテニンタンパク質は、胎児の体作りや臓器の恒常性維持に関わるシグナル伝達機構「Wnt/β(ウィント/ベータ)-カテニンシグナル伝達」の鍵となる役割を担っています。さらにこの不妊マウスを詳細に調べたところ、精嚢と膣の形成過程において、Wnt/β-カテニンシグナル伝達がやや過剰に働いていることが分かりました。

β-カテニンタンパク質のアミノ酸配列は、マウスとヒトでは100%同一であり、不妊マウスの解析結果が、そのままヒトにも当てはまる可能性が高いと考えられます。今後、ヒトを対象とした研究でβ-カテニン遺伝子の変異解析と発現するタンパク質そのものの機能の解析が進めば、不妊の原因の1つを特定できる可能性があり、早期診断、早期治療につながると期待できます。

理化学研究所
バイオリソースセンター 新規変異マウス研究開発チーム
チームリーダー 権藤 洋一 (ごんどう よういち)
開発研究員 村田 卓也 (むらた たくや)