成長分化因子 9（growth differentiation factor 9）と骨形態形成蛋白質 15（bmp15）は、ヒラメのステロイド形成を制御する可能性があると考えられる

Growth differentiation factor 9 (gdf9) and bone morphogenetic protein 15 (bmp15) are potential intraovarian regulators of steroidogenesis in Japanese flounder (Paralichthys olivaceus).

• Haiyang Yu
• Yujue Wang
• Mengya Wang
• Yuxiang Liu
• Jie Cheng
• Quanqi Zhang

抄録

トランスフォーミング成長因子β（TGF-β）スーパーファミリーのメンバーは、魚類の卵巣の発生に不可欠な調節因子である。しかし、魚類の卵巣内での機能については、まだ明らかになっていない。TGF-βスーパーファミリーのメンバーであるgdf9とbmp15は、卵胞形成や肉芽細胞増殖に必要である。ここでは、日本産ヒラメを用いて、定量的リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応（qRT-PCR）とin situハイブリダイゼーション（ISH）解析を行ったところ、gdf9とbmp15は主に卵巣と卵母細胞で発現し、非卵巣組織では弱く発現していることが明らかになった。また、単一の gdf9 の過剰発現と bmp15 との共発現は、ほとんどのステロイド原性遺伝子の発現を上昇させ、単一の bmp15 の過剰発現は、ほとんどのステロイド原性遺伝子の発現を低下させることがわかった。これらの知見は、単一の gdf9 と bmp15 との組み合わせがヒラメのステロイド形成過程において「活性化因子」として作用し、単一の bmp15 が「抑制因子」として作用することを示している。このことは、ホルモン処理中の gdf9 と bmp15 の負のフィードバック制御においても検証された。高濃度のヒト絨毛性ゴナドトロピン（hCG）は gdf9 をダウンレギュレーションし、bmp15 をアップレギュレーションし、hCG ホルモンの恒常性に有益であった。また、gdf9とbmp15のいずれかをノックダウンすると、ほとんどのステロイド生成遺伝子の発現を有意に低下させることができた。このことから、GDF9:BMP15 のヘテロ二量体がヒラメの生殖腺発生において最も生理活性の高いリガンドである可能性が示唆された。以上の結果から、GDF9 と BMP15 が哺乳類とは異なるメカニズムでステロイド形成を制御していることが明らかになった。

Members of transforming growth factor-β (TGF-β) superfamily are vital regulators during the development of fish ovary. However, its intraovarian functions in teleost are still unclear. As members of the TGF-β superfamily, gdf9 and bmp15 are necessary for follicle formation and granulosa cell proliferation. Here in Japanese flounder, quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) and in situ hybridization (ISH) analysis showed that gdf9 and bmp15 were mainly expressed in oogonia and oocytes, whereas weakly expressed in non-ovarian tissues. Overexpression of single gdf9 and the co-overexpression with bmp15 could up-regulate the expression of most steroidogenic genes, while the overexpression of single bmp15 could down-regulate the expression of most steroidogenic genes. These findings demonstrate that single gdf9 and the combination with bmp15 may act as "activator", while single bmp15 may act as "inhibitor" in the process of steroidogenesis in flounder. This was also verified in negative feedback regulation of gdf9 and bmp15 during hormone treatment. High concentration of human chorionic gonadotropin (hCG) could down-regulate gdf9 and up-regulate bmp15, which were beneficial for the homeostasis of hCG hormone. Besides, knockdown of either gdf9 or bmp15 could significantly down-regulate most steroidogenic genes. This indicated that heterodimer of GDF9:BMP15 might be the most bioactive ligand in gonad development of flounder. Taken together, our study provided a novel recognition that gdf9 and bmp15 could regulate steroidogenesis in teleost through mechanism different from that in mammals.

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