精子中のYWHAE（14-3-3-3ε）タンパク質は、男性の生殖能力に不可欠です

The protein YWHAE (14-3-3 epsilon) in sperm is essential for male fertility.

• Alaa Eisa
• Souvik Dey
• Alex Ignatious
• Wesam Nofal
• Rex A Hess
• Manabu Kurokawa
• Douglas Kline
• Srinivasan Vijayaraghavan

抄録

背景:

精子形成は、減数分裂と細胞分化を調節するタンパク質の合成と活性化が精子形成中に起こることによって強調される複雑な生物学的プロセスである。14-3-3-3タンパク質は、キナーゼシグナル伝達に重要な役割を果たすアダプタータンパク質であり、特に真核細胞の細胞周期やアポトーシスの調節に重要な役割を果たしています。7つの遺伝子（β、ε、γ、η、θ／τ、ζ、σ）によってコードされる14-3-3-3ファミリータンパク質の7つのアイソフォームが存在する。14-3-3アイソフォームは、精巣を含むいくつかの組織において多くの相互作用パートナーを有することが示されている。

BACKGROUND: Spermatogenesis is a complex biological process highlighted by synthesis and activation of proteins that regulate meiosis and cellular differentiation occur during spermatogenesis. 14-3-3 proteins are adaptor proteins that plays critical roles in kinase signaling, especially for regulation of cell cycle and apoptosis in eukaryotic cells. There are seven isoforms of the 14-3-3 family proteins encoded by seven genes (β, ε, γ, η, θ/τ, ζ and σ). 14-3-3 isoforms have been shown to have many interacting partners in several tissues including testis.

目的:

本研究では、14-3-3-3 蛋白質が精巣や精子の機能に発現していることは知られていますが、7つのアイソフォームのそれぞれの役割は明らかにされていません。

OBJECTIVE: While it is known that 14-3-3 proteins are expressed in the functions of testis and sperm, the role for each of the seven isoforms are not known. In this study, we investigated the roles of 14-3-3η and 14-3-3ε isoforms in spermatogenesis.

材料と方法:

14-3-3-3ηおよび14-3-3εの精子形成におけるin vivoでの機能を調べるために、14-3-3-3ηおよび14-3-3εアイソフォームのそれぞれについて、精巣特異的ノックアウトマウスおよびグローバルノックアウトマウスを作製した（それぞれCKOおよびGKO）。精子の運動性を評価するためにコンピュータ支援精液分析を用い、精子形成を確認するために免疫組織化学的研究を行った。

MATERIALS AND METHODS: To study the in vivo function of 14-3-3η and 14-3-3ε in spermatogenesis, we generated testis-specific and global knockout mice for each of 14-3-3η and 14-3-3ε isoforms (CKO and GKO, respectively). Computer Assisted Semen Analysis was used to assess sperm motility, while immunohistochemical studies were conducted to check spermatogenesis.

結果:

マウス精巣には14-3-3-3ηと14-3-3εの両方のアイソフォームが存在していたが、精子には14-3-3-3εの発現のみが検出され、14-3-3ηの発現は検出されなかった。14-3-3-3ηを欠損したマウスは正常であり、不妊性を示したが、14-3-3-3εのCKOとGKOの雄は不妊性を示した。14-3-3-3ε CKOマウスでは精子数が少なく、異常精子が多かった。14-3-3-3εノックアウトマウスの精子の運動性はコントロールマウスに比べて低かった。また、14-3-3-3ε CKOマウスの精子ではグリコーゲン合成酵素キナーゼ3とPP1γ2のリン酸化が低下しており、14-3-3-3εが精子の造精、運動性、繁殖力に特異的な役割を果たしていることが示唆された。

RESULTS: Although both 14-3-3η and 14-3-3ε isoforms were present in mouse testis, only the expression of 14-3-3ε, but not 14-3-3η, was detected in sperm. Mice lacking 14-3-3η were normal and fertile while 14-3-3ε CKO and GKO males showed infertility. Low sperm count with higher abnormal sperm was seen in 14-3-3ε CKO mice. The motility of 14-3-3ε knockouts sperm were lower than that of the control. A reduction in the phosphorylation of both glycogen synthase kinase 3 and PP1γ2 were also seen in sperm from 14-3-3ε CKO mice, suggesting a specific role of 14-3-3ε in spermatogenesis, sperm motility, and fertility.

DISCUSS AND CONCLUSION:

これは、14-3-3-3の7つのアイソフォームのうち、14-3-3-3εが精子の正常な機能と男性の受胎に必須であることを初めて明らかにしたものです。

DISCUSSION AND CONCLUSION: This is the first demonstration that of the seven 14-3-3 isoforms, 14-3-3ε is essential for normal sperm function and male fertility.

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