SCAPERの欠失は、減数分裂時の微小管ダイナミクスを調節することにより、ヒトでは男性不妊を引き起こす

Absence of SCAPER causes male infertility in humans and by modulating microtubule dynamics during meiosis.

• Ohad Wormser
• Ygal Levy
• Anna Bakhrat
• Silvia Bonaccorsi
• Lucia Graziadio
• Maurizio Gatti
• Ali AbuMadigham
• Richard J McKenney
• Kyoko Okada
• Saad El Riati
• Iris Har-Vardi
• Mahmoud Huleihel
• Eliahu Levitas
• Ohad S Birk
• Uri Abdu

抄録

背景:

突然変異（）は、民族を超えて発見され、知的障害、網膜色素変性症、繊毛症などの病理学的形質の配列の可変透過性を引き起こすことが示されています。

BACKGROUND: Mutation () have been found across ethnicities and have been shown to cause variable penetrance of an array of pathological traits, including intellectual disability, retinitis pigmentosa and ciliopathies.

方法:

ヒトの臨床表現型、外科的精巣精子採取および精巣組織染色。()（オルソログ）CAS9ノックアウト系統の生成および解析。全内部反射蛍光顕微鏡によるインビトロ微小管（MT）結合のアッセイ。

METHODS: Human clinical phenotyping, surgical testicular sperm extraction and testicular tissue staining. Generation and analysis of () ( orthologue) CAS9-knockout lines. In vitro microtubule (MT) binding assayed by total internal reflection fluorescence microscopy.

結果:

興味深いことに、ユビキタスに発現する遺伝子のヌル変異体は、生存可能で女性には生殖能力があるが、男性には不稔であることがわかった。さらに、ヌル変異体の雄性不稔は、染色体偏析とサイトカインシスの両方の障害によるものであることを示した。男性の減数分裂中の細胞では、セントロソームから発せられるMTは染色体と適切に相互作用していないようで、分裂している精子母細胞（SPC）内に分散したままである。さらに、変異体精子細胞は正常な中心紡錘体を組み立てることができず、サイトカインシスを受けることができない。これらの結果と一致するように、インビトロアッセイでは、SCAPERとSsp3の両方がMTに直接結合することが実証された。

RESULTS: We show that patients homozygous for a mutation lack SCAPER expression in spermatogonia (SPG) and are azoospermic due to early defects in spermatogenesis, leading to the complete absence of meiotic cells Interestingly, a null mutants for the ubiquitously expressed gene are viable and female fertile but male sterile. We further show that male sterility in null mutants is due to failure in both chromosome segregation and cytokinesis. In cells undergoing male meiosis, the MTs emanating from the centrosomes do not appear to interact properly with the chromosomes, which remain dispersed within dividing spermatocytes (SPCs). In addition, mutant SPCs are unable to assemble a normal central spindle and undergo cytokinesis. Consistent with these results, an in vitro assay demonstrated that both SCAPER and Ssp3 directly bind MTs.

結論:

その結果、ヌル変異はSPGの減数分裂への進入を阻害し、無精子症を引き起こすことが明らかになった。また、SPGのヌル変異は、雄の減数分裂の際にMTの動態を特異的に阻害し、不妊症を引き起こすことが明らかになった。さらに、SCAPERとSsp3は両方ともin vitroでMTと結合している。これらの結果は、ヒトと減数分裂の間に共通の特徴がある可能性を示唆している。

CONCLUSIONS: Our results show that null mutations block the entry into meiosis of SPG, causing azoospermia. Null mutations in specifically disrupt MT dynamics during male meiosis, leading to sterility. Moreover, both SCAPER and Ssp3 bind MTs in vitro. These results raise the intriguing possibility of a common feature between human and meiosis.

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