精子細胞の新たなバリエーションが発見される(Scientists Find New Variations Among Sperm Cells)

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生殖プロセスに関する新たな知見を提供する研究成果 Research Offers Additional Insights into the Reproductive Process

2022-11-15 ニューヨーク大学 (NYU)

精子細胞の振る舞いは、男性の遺伝的要素だけでなく、精子細胞の個々のDNA構成に起因していることが、科学者チームの研究によって明らかになった。この研究結果は、卵子と受精するための精子細胞間の競争について新たな理解をもたらし、生殖プロセスにとってより大きな意味を持つものである。
この研究は、精子細胞の遊泳行動に着目したもので、突然変異が精子の行動に直接影響することを初めて明らかにした。また、精子の行動に基づいたスクリーニングを開発・適用することで、精子が担う遺伝子の質を向上させることができることを示唆している。
この研究では、正常な魚の精子細胞と、人為的に精子の生産を変化させた魚の精子細胞を比較した。これにより、精子が卵子と受精する確率を変化させる可能性のある行動学的・形態学的特徴を特定することができた。
その結果、正常なサンプルと変異したサンプルの間で、卵に向かって泳ぐときに推進力となる毛状の付属物である鞭毛の長さに差は見られなかった。しかし、泳ぐ速度については、正常な精子と比較して変異した精子の方が大きなばらつきがあった。

<関連情報>

突然変異誘発によるAstyanax洞窟魚の精子遊泳速度の変化 Mutagenesis alters sperm swimming velocity in Astyanax cave fish

Richard Borowsky & Haining Chen
Scientific Reports  Published:15 November 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-022-22486-5

Abstract

We investigated the hypothesis that intra ejaculate sperm competition screens against the transmission of deleterious alleles, including new mutants, from male parent to offspring. Recent investigations have established that sperm haploid genotypes can have major effects on sperm traits such as cellular robustness, longevity, and fertilization success. However, there is no evidence that new mutations can meaningfully affect sperm phenotypes. We tested this directly by comparing sperm from mutagenized and non-mutagenized control males in Astyanax fish. We used N-ethyl-N-nitrosourea (ENU) to induce single base substitutions in spermatogonial stem cells. We looked at swimming velocity, an important factor contributing to fertilization success, and flagellar length. Variability in swimming velocity was significantly higher in sperm from mutagenized males than in control sperm, reflecting their increased allelic diversity. In contrast, flagellar length, which is fixed during diploid stages of spermatogenesis, was unaffected by ENU treatment. We briefly discuss the implications of intra-ejaculate screening for maintenance of anisogamy and for outcomes of assisted reproductive technology.

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