助成番号

５－２180959
研 究 成 果 報 告 書

研究テーマ
（和文）
研究テーマ
（英文）

オートファジーが魚類の受精におよぼす分子機構の解明
Elucidation of molecular mechanisms of autophagy in fish fertility

研究期間

２０１８

研究代表者

（漢字）
氏
名

年 ～ ２０２０

研究機関名（カタカナ）

モハパトラ シプラ

（英文）Mohapatra Sipra

所属機関・職名

Ehime University and Kyushu
University

Kyushu University, Laboratory of Marine Biology, Assistant Professor

（漢字）

共同研究者
（１名をこえる場合は、別紙追加用紙へ）

年氏
名（カタカナ）

チヤクラボーテイ タパス（英文）Chakraborty Tapas

所属機関・職名

Kyushu University, Laboratory of Marine Biology, Assistant Professor

概要 （600 字～800 字程度にまとめてください。）オートファジーは細胞の恒常性維持、発生、分化、および生存に必要不可欠な機構である。しかしながら、オートファジーに性差をもたらすメカニズムについてはよくわかっていない。本研究では、小型モデル魚のメダカ（Oryzias latipes）と海産モデル魚のカタクチイワシ（Engraulis japonicus）を材料として用い、オートファジー関連遺伝子が生殖腺と肝臓において顕著に高く発現することを見出すとともに、飢餓条件下において特にメスで特徴的に発現変動することを明らかにした。また、雌性ホルモン（エストロゲン）の受容体（ER）である ERα と ERβ2 を機能欠損したメダカを用いて解析を行い、オートファジーの中核的機構である LC3 の細胞内の局在変化に ER が関与することを初めて明らかにした。
さらに、各種オートファジー関連遺伝子と ERβ2 遺伝子の機能欠損実験により、雌特異的なオートファジー機構が生殖細胞の維持と生殖能力に重要な役割を果たすことを明らかにした。加えて、ERβ2 遺伝子の機能欠損実験により、オートファジーの際のシグナル伝達系に関連するカルシウムイオンシグナルに異常が起こり、雌から雄への性転換が誘導されることを明らかにした。すなわち、ストレスマネジメント、糖代謝、生殖能力、オートファジーにエストロゲンが共通の因子として機能していることが示唆された。
本研究により得られた知見は基礎生物学分野のみならず、生殖医療や性差医療に関わる分子・細胞基盤の理解にも寄与することが期待される。

- 1 -発表文献 （この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文課題

Estrogen and estrogen receptors chauffeur the sex-biased autophagic action in liver(論文（査読あり）

著者名

Mohapatra et al.

雑誌名Cell Death and Differentiation

ページ

3117～3130

発行年

2

雑誌

20巻号

27(11)

論文課題

Estrogen Receptor β2 Oversees Germ Cell Maintenance and Gonadal Sex Differentiationin Medaka, Oryzias latipes (論文（査読あり）著者名

Chakrabortyal.

ページ419～433

雑誌

0et

雑誌名

Stem Cell Reports

発行年

2019巻号

13

論文課題

Sex and sex steroids are eminent regulators of fish autophagy (学会発表)

著者名

Mohapatra et al.

雑誌名

ページ

NA～発行年

雑誌

10th International Conference on Fisheries andAquaculture 2019. September 27-28, 2019. Toronto,

2019巻号

NA

書名

Applied Molecular Cloning: Present and Future for Aquaculture

著者名

Tapas Chakraborty, Sipra Mohapatra, Chimwar Wanglar, Dipak Pandey.

図書

出版社

IntechOpen

発行年

2019総ﾍﾟｰｼﾞ

書名
図書

著者名
出版社

発行年

総ﾍﾟｰｼﾞ

英文抄録 （100 語～200 語程度にまとめてください。）
Autophagy, or cellular self-digestion, is an essential cellular process imperative for energy homeostasis, development, differentiation,and survival. However, the intrinsic factors that bring about the sex-biased differences are still unknown. In this work, we found that
autophagic genes, mostly abundant in gonad and liver of medaka (Oryzias latipes) and Japanese anchovy (Engraulis japonicus) arealtered in a time dependent and female-dominated manner, especially during starvation. Using estrogen receptor (ER)α andERβ2-knockout (KO) medaka, we identified that ER-specific differences in sex-biased autophagy is mediated by a novel LC3
nuclear-cytoplasmic transport (Mohapatra et al., 2020). Using several autophagy gene knockout and ERβ2-KO medaka, we also
determined that sex biased autophagy is critical for germ cell maintenance and fertility regulation. We further determined thatcalcium ion signaling associated alternate (independent of hexokinase/AMPK pathway) autophagy is dysregulated in ERβ2-KO fishand becomes pivotal for loss of feminity and induction of sex reversal (Chakraborty et al., 2019). Cumulatively, our data suggests that
estrogen is a common denominator between stress management, glucose metabolism, fertility and autophagic action in fish andfurther analysis are required to unveil the steroid responsive autophagy regulatory-switches to confirm the gender-skewed autophagy.
Expectedly, this study may furnish newer appreciation for fertility management, gender-specific medicine research and therapeutics.

- 2 -研究代表者名Mohapatra Sipra

共同研究者
氏名

（漢字）

清水 園子

（カタカナ）

シミズ ソノコ（英文）Shimizu Sonoko

所属機関・職名氏
名

Ehime University, South Ehime Fisheries Research Center, AssociateProfessor

（漢字）

太田 耕平

（カタカナ）

オオタ コウヘイ（英文）Ohta Kohei

所属機関・職名

Kyushu University, Laboratory of Marine Biology, Associate Professor

（漢字）
氏
名

（カタカナ）（英文）所属機関・職名（漢字）
氏
名（カタカナ）（英文）所属機関・職名（漢字）
氏
名（カタカナ）（英文）所属機関・職名（漢字）
氏
名（カタカナ）（英文）所属機関・職名（漢字）
氏
名（カタカナ）（英文）所属機関・職名（漢字）
氏
名（カタカナ）（英文）所属機関・職名- 3 -