プロゲステロン膜受容体（γタイプ）は魚類嗅神経の形成に必須であることを解明しました

静岡大学創造科学技術大学院・バイオサイエンス専攻・徳元俊伸教授の研究グループは、ゲノム編集によりプロゲステロン膜受容体γタイプの遺伝子破壊を行なったところ、嗅覚受容神経（嗅神経）細胞を欠失したゼブラフィッシュが誕生することから、この膜受容体が嗅神経の形成に必須であることを発見しました。


【研究のポイント】

・プロゲステロン膜受容体遺伝子paqr5bのゲノム編集により頭部の形成異常を発見
・マイクロCTスキャンにより嗅上皮の形成異常を確認
・嗅上皮の嗅神経が消失していることを発見

細胞膜上に存在するステロイド膜受容体を介したステロイドホルモンのノンゲノミック作用経路についてはステロイドの新規作用経路として世界的に研究が進められている。
ステロイド膜受容体のうち、最初に発見されたプロゲステロンの膜受容体であるPaqr遺伝子群は生殖細胞の分裂制御や癌細胞の増殖などへの関与を示す多くの報告がなされているものの決定的な生理学的な機能証明は未だなされていなかった。

徳元研究室ではゲノム編集技術により、Paqr遺伝子群の遺伝子ノックアウト系統を樹立することでこの遺伝子群の生理学的機能の証明を目指している。
今回、Paqr遺伝子群の5番目の遺伝子であるpaqr5b遺伝子のノックアウト系統に興味深い変異を発見した。
この系統の魚では頭部に異常がみられた（おでこが凹む）。
頭部内部の構造をCTスキャンで観察したところ、鼻の構造が著しく小さくなっていることを発見した。
そこで、嗅上皮を細胞レベルで観察したところ嗅上皮中の嗅神経が消失していることが明らかになった。

この結果はPaqr5b受容体が嗅神経の分化に必要であることを示している。
この発見はPaqr遺伝子の明確な生理機能を示した最初の報告であると共に、再生する神経細胞として特異な性質を持つ嗅神経の分化がプロゲステロン類により誘導されていることを示唆する興味深い発見である。

なお、本研究成果は、2024年10月17日（ロンドン時間午前１時）に、Springer Natureの発行する国際雑誌「Scientific Reports」に掲載されました。


【研究者コメント】

静岡大学創造科学技術大学院・バイオサイエンス専攻
徳元 俊伸（とくもと としのぶ）

Paqr受容体が脳で発現しており、神経細胞の発達に関わるであろうという傍証は示されてきたものの、確証は得られていなかった。
我々はPaqr受容体についての決定的な証拠を得ようとゼブラフィッシュゲノムに存在する７遺伝子全てについてノックアウト系統を樹立しているが、ついにPaqr5b遺伝子でこのような明確な機能を示すことに成功した。


【用語説明】

paqr5b：
progestin and adipoQ receptors 5b、プロゲステロン類の膜受容体5遺伝子とアディポQ受容体5遺伝子を含む11遺伝子からなる遺伝子ファミリーの５番目の遺伝子。
ゼブラフィッシュではゲノム全体の重複が起きているためpaqr5が２種類存在しており、それぞれpaqr5aとpaqr5bと命名されている。
paqr5aとpaqr5bは高い相同性(アミノ酸の同一性67.5%)を示すもののpaqr5a遺伝子ノックアウトゼブラフィッシュは異常は示さず、paqr5b遺伝子ノックアウトゼブラフィッシュのみが今回発表した頭部の異常を示した。
このことからpaqr5aとpaqr5bは進化の過程で機能分化が起きていると考えられる。