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Epigegetic reprogramming in totipotency acquisition

Planned Research

Project AreaProgram of totipotency: From decoding to designing
Project/Area Number 19H05756
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionUniversity of Yamanashi (2021-2023)
Kyushu University (2019-2020)

Principal Investigator

Ishiuchi Takashi  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (80612100)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥91,780,000 (Direct Cost: ¥70,600,000、Indirect Cost: ¥21,180,000)
Fiscal Year 2023: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2022: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2021: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2020: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2019: ¥24,700,000 (Direct Cost: ¥19,000,000、Indirect Cost: ¥5,700,000)
Keywords全能性 / 受精卵 / ZGA / エピゲノム / 遺伝子発現 / 転写 / エピゲノム再プログラム化 / エピジェネティクス
Outline of Research at the Start

精子と卵子の融合により形成される受精卵や、体細胞核移植胚においては、大幅なエピゲノムの書き換え、すなわち「エピゲノム再プログラム化」を介して全能性が獲得されると考えられている。しかしながら、技術的問題から、その分子機構は未解明のままとなっている。本研究では、最新の技術の応用と新規技術の開発によって、その分子実体に迫り、全能期のエピゲノム制御機構を詳細に理解する。さらに、それらの結果を基盤として、全能性の人為的制御へと発展させる。これらの研究から得られる成果は、生命の始まりの基礎的理解にとどまらず、近年ますます増加傾向にある生殖補助医療にとっても重要な知見となることが期待される。

Outline of Final Research Achievements

Fertilized eggs formed by the fusion of sperm and egg possesses totipotency. Zygotic genome activation (ZGA) occurring in the fertilized egg represents a unique transcriptional program, strongly suggesting the importance of significant epigenomic rewriting, termed epigenome reprogramming, for its initiation. This study aimed to gain a detailed understanding of the molecular mechanisms controlling epigenetic reprogramming and ZGA in fertilized eggs. We revealed (1) the atypical distribution of the histone variant H3.3 during totipotency, (2) the establishment of genome-wide nucleosome positioning during post-fertilization embryonic development, and (3) the occurrence of dynamic transcriptional reprogramming during the ZGA period.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

胚性幹細胞(ES細胞)やiPS細胞の研究により、多能性がいかにして獲得されるのかという点については現在多くのことがわかっていると言える。しかし、多能性の上位にあるとも言える全能性についての理解は乏しい。これは全能性を理解するには実験材料として希少な受精卵を必要とするためである。そこで我々は、極めて微量の細胞に対しても解析可能な技術を開発することでこの問題の解決を試みた。そして、エピゲノム解析手法としてlow-input(li)ChIP-seqやliMNase-seq法を、受精卵の転写プログラムの解析手法としてLET-seq法を開発し、全能性細胞である受精卵の特徴を見出すことに成功した。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (35 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 7 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 8 results) Book (1 results) Remarks (4 results)

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      Volume: 149(18) Issue: 18 Pages: 18-18

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      Volume: 1869 Issue: 1 Pages: 119167-119167

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      Volume: 28 Issue: 1 Pages: 38-49

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      Volume: Online ahead of print Issue: 10 Pages: 1-12

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URL: 

Published: 2019-07-04   Modified: 2025-01-30  

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