日本語AIでPubMedを検索
ハウスマウスのハイブリッド雄性不稔症におけるPRDM9のサブ特異的相互作用
Prdm9 inter-subspecific interactions in hybrid male sterility of house mouse.
PMID: 32642764 DOI: 10.1093/molbev/msaa167.
抄録
古典的な定義では、ハイブリッド不稔性とは、それぞれが繁殖力を持つ2つの親種が、不稔なハイブリッドを産み出す現象であるとされています。脊椎動物における最初のハイブリッド不稔遺伝子であるヒストンメチルトランスフェラーゼをコードするPrdm9は、Mus m. musculusとMus m. domesticus亜種に由来する2つの実験用マウス系統の交配で同定された。PRDM9タンパク質の減数分裂の組換え開始における特異的な機能は、実験室交配におけるハイブリッド不稔の基礎的な分子機構の発見につながった。しかし、このタンパク質が実験室モデル以外の生殖障壁の構成要素としてどのような役割を果たしているのかは明らかにされていなかった。ここでは、Mus m. musculusとMus m. domesticusの亜種間交配において、Prdm9対立遺伝子の不適合性が繁殖力低下の主な原因であることを示した。繁殖力の表現型の破壊は、減数分裂Ⅰ期における相同染色体間のシナプスシスの失敗率と、減数分裂の早期停止に相関していた。ドメスティックスのPrdm9dom2対立遺伝子をヒト化したPrdm9dom2Hで置換すると、すべての表現型は正常に回復した。結論として、我々のデータは、Prdm9を主要な不妊遺伝子として制御した野生由来のmusculusとdomesticus亜種のF1雑種の雄性不妊を初めて示した。その結果、生殖能力の指標となる精巣重量や精子数の障害は、相同染色体の減数分裂のシナプス化の困難さや減数分裂の停止と相関しており、PRDM9依存性のDNA二本鎖切断の非対称性の増加を反映していると考えられた。
The classical definition posits hybrid sterility as a phenomenon when two parental taxa each of which is fertile produce a hybrid that is sterile. The first hybrid sterility gene in vertebrates, Prdm9, coding for a histone methyltransferase, was identified in crosses between two laboratory mouse strains derived from Mus m. musculus and Mus m. domesticus subspecies. The unique function of PRDM9 protein in the initiation of meiotic recombination led to the discovery of the basic molecular mechanism of hybrid sterility in laboratory crosses. However, the role of this protein as a component of reproductive barrier outside the laboratory model remained unclear. Here we show that the Prdm9 allelic incompatibilities represent the primary cause of reduced fertility in inter-subspecific hybrids between Mus m. musculus and Mus m. domesticus including 16 musculus and domesticus wild-derived strains. Disruption of fertility phenotypes correlated with the rate of failure of synapsis between homologous chromosomes in meiosis I and with early meiotic arrest. All phenotypes were restored to normal when the domesticus Prdm9dom2 allele was substituted with the Prdm9dom2H humanized variant. To conclude, our data show for the first time the male infertility of wild-derived musculus and domesticus subspecies F1 hybrids controlled by Prdm9 as the major hybrid sterility gene. The impairment of fertility surrogates, testes weight and sperm count, correlated with increasing difficulties of meiotic synapsis of homologous chromosomes and with meiotic arrest, which we suppose reflect the increasing asymmetry of PRDM9-dependent DNA double-strand breaks.
© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of the Society for Molecular Biology and Evolution.