ニュース｜新規熱ショック因子HSF5の発見：熊本大学が男性不妊への新たなアプローチの可能性を研究

新規熱ショック因子HSF5の発見：熊本大学が男性不妊への新たなアプローチを探る

研究者らは、減数分裂の完了と精子形成に必要な遺伝子の活性化に重要な役割を果たす、HSF5と呼ばれる新規熱ショック因子（HSF）を発見しました。この発見は、男性不妊の主な要因である精子形成細胞機能障害の潜在的な原因について、貴重な知見をもたらします。熱ショックなどのストレス条件下で主に遺伝子発現を調節する一般的な熱ショック因子とは異なり、HSF5は非ストレス条件下の雄性生殖細胞における減数分裂で特異的な役割を担います。

熊本大学の研究者らは、減数分裂の完了と精子形成に必要な遺伝子の活性化に重要な役割を果たす、HSF5と呼ばれる新規熱ショック因子（HSF）を同定しました。この発見は、男性不妊の主な要因である精子形成細胞機能障害の潜在的な原因について、貴重な知見をもたらします。熱ショックなどのストレス条件下で主に遺伝子発現を調節する一般的な熱ショック因子とは異なり、HSF5は非ストレス条件下の雄性生殖細胞における減数分裂で特異的な役割を担います。

真核細胞の細胞分裂では、有糸分裂を通じてゲノム情報が娘細胞へ均等に分配されます。生殖細胞の形成に不可欠な特殊な細胞分裂である減数分裂では、この情報量が半分になります。雄性生殖細胞では、減数分裂の完了後に精子形成が進み、複数の遺伝子制御プログラムが関与します。しかし、減数分裂の進行を調節する機構と関与する特定の転写因子については、依然として十分に解明されておらず、とりわけ男性不妊において生殖医療上の大きな課題となっています。これらの課題を解明するため、石黒啓一郎教授、島田龍樹助教らの研究チームは、関連する転写因子の同定と特性解析に焦点を当て、精子形成につながる雄性の減数分裂の機構解明を目指しました。

先行研究で同チームは、精子形成に関わる数百の遺伝子の発現を活性化する減数分裂スイッチ遺伝子MEIOSINを同定しました（Ishiguro et al., Developmental Cell, 2020）。これらの遺伝子のうち、精巣は熱ストレスに敏感で、体内温度37度より3-4度低い体外に位置することから、熱ショック因子に注目が集まりました。HSF1、HSF2、HSF3、HSF4などの熱ショック因子の主な役割は十分に確立されていますが、HSF5の機能は不明でした。"HSF5が他の熱ショック因子と同様の機能を持つのか、それともまったく異なる機能を持つのかは興味深い問いであり、それに答えることが本研究の当初の目的でした"と石黒教授は説明しています。

驚くべきことに、本研究は、他のストレス応答性HSFとは異なり、HSF5が非ストレス条件下の雄性生殖細胞における減数分裂前期の進行に必須の役割を果たすことを示しました。精子形成の過程で、HSF5はパキテン期の進行を支え、減数分裂プログラムを完了へと導き、精子形成に関連する遺伝子を活性化します。

他の転写因子と同様に、HSF5はDNAプロモーターに結合して遺伝子発現を調節します。HSF5は、その標的特異性において異なります。本研究では、遺伝子プロモーターへの結合時に認識するDNA配列が、他の一般的なHSFファミリー転写因子が認識する配列とは異なることが示されました。

これらの知見は、雄性減数分裂前期における遺伝子発現でHSF5が果たす非典型的な役割を浮き彫りにしています。

本研究の知見はマウスを用いた実験で確認され、HSF5がヒトにも存在することも重要な発見でした。ヒト不妊の潜在的な原因の多くは、特に精子形成細胞機能障害の症例では、依然として説明が困難です。したがって、これらの知見は男性不妊の基盤となる機構の理解に大きく貢献すると期待されます。

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