精子形成を支える「ヒストンの使い分け」を解明 ー精巣で働くH3mm15から見えた「ヒストン・サブバーコード」ー

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2026-11-09 九州大学

九州大学などの研究グループは、精巣で多く発現するヒストンH3.3の近縁型「H3mm15」が、正常な精子形成に重要な役割を果たすことを明らかにした。DNAはヒストンに巻き付いてヌクレオソームを形成し、さらにクロマチンとして細胞核内に収納される。研究チームは、H3mm15を欠損させたマウスで精細管構造の乱れと精子運動性の低下を確認。また、減数分裂に入る時期の細胞で1,259個の遺伝子の発現変化を検出した。ゲノム解析と分解能2.39Åのクライオ電子顕微鏡解析などにより、H3mm15は通常のH3.3とわずか3か所のアミノ酸しか異ならないにもかかわらず、クロマチン上での局在や動態、ヌクレオソームの安定性が異なることを示した。この成果は、類似したヒストンを使い分けることで遺伝子発現を調節する新たな仕組みの理解につながり、精子形成や生殖機能の分子機構解明に貢献すると期待される。

精子形成を支える「ヒストンの使い分け」を解明 ー精巣で働くH3mm15から見えた「ヒストン・サブバーコード」ー
図 わずか3か所の違いをもつヒストンH3mm15が精子形成を支える

<関連情報>

ヒストンH3.3サブバリアントH3mm15は、遺伝子発現を調節することにより、正常な精子形成に必要である Histone H3.3 subvariant H3mm15 is required for normal spermatogenesis by regulating gene expression

Qianmei Wu , Akihito Harada , Cheng-Han Ho , Eisho Tanida , Kaori Tanaka , Kazumitsu Maehara , Bing Wang , Ryuki Shimada , Kei-ichiro Ishiguro , Haruhiko Ehara, …
Nucleic Acids Research  Published: 09 November 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/nar/gkag994

Abstract

Histone H3 variants play a fundamental role in chromatin regulation, contributing to gene expression. While the functional diversity of H3.3 subvariants remains largely unexplored, we identified H3mm15 as a testis-expressed H3.3 subvariant that regulates meiotic transcription. Using RNA sequencing and variant-specific reverse-transcription quantitative PCR, we demonstrate here that H3mm15 is expressed predominantly in the testis. Loss of H3mm15 leads to seminiferous tubule disorganization and altered expression of spermatogenesis-related genes. Chromatin profiling reveals that H3mm15 is relatively enriched at promoter-proximal regions compared with H3.3, despite its lower overall chromatin incorporation and lower nucleosomal stability. Functional assays show that H3mm15 has a more moderate impact on transcriptional responses to stimuli than H3.3. Although H3mm15 forms a less stable nucleosome, its reduced stability does not confer enhanced transcription by RNAPII in vitro. Our findings suggest the existence of an H3.3 sub-barcode mechanism, in which structurally distinct H3.3 subvariants differentially regulate chromatin states and contribute to gene regulation during spermatogenesis.

細胞遺伝子工学
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