母性因子による胚性遺伝子ネットワークの開始機構の解析

• Project/Area Number: 13J40065
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Developmental biology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 石井(小田) いずみ (2014-2016) 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(RPD); 石井 いずみ (小田 いずみ) (2013) 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,676,562 (Direct Cost: ¥3,105,048、Indirect Cost: ¥571,514); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥916,562 (Direct Cost: ¥705,048、Indirect Cost: ¥211,514); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ZGA / ホヤ / Ciona intestinalis / 母性因子 / β-catenin / 転写調節 / タンパク質相互作用 / リプレッサー領域 / シス調節領域 / クロマチン免疫沈降

Outline of Annual Research Achievements

母性ゲノムによる調節から胚性ゲノムによる調節への移行過程において、zygotic genome activation(ZGA)は重要なイベントの一つであるが、未だに不明な点が多い。
我々のこれまでの研究から、ホヤ胚では8細胞期から16細胞期にかけて、Gata.a、 Zic-r.a、β-catenin、Tcf7の４つの母性因子が、胚性遺伝子発現を直接開始する事がわかっている。このホヤ胚のZGAにおいて、動物半球での発現は、Gata.aにより8細胞期から徐々に開始され、16細胞期から強く活性化される。これに対し、植物半球での発現は、β-catenin/Tcf7により16細胞期以降に活性化される。4細胞期までは、胚性遺伝子発現はほぼ検出されない。これらの結果から、ホヤの胚性遺伝子発現の開始には、3回の細胞分裂が必要であると考えられる。
次に、cdc25の機能阻害により、細胞周期を遅らせた胚での胚性遺伝子発現の開始を調べた。その結果、β-catenin/Tcf7により、通常16細胞期以降にしか活性化されない植物半球での発現が、コントロール胚が16細胞期になるのと同じ時間（約130分）が経過していれば、まだ8細胞期（細胞分裂3回後）のcdc25機能阻害胚でも検出されるようになることがわかった。植物半球での発現には、通常16細胞期に植物半球の割球のみで起こるβ-cateninの核内への移行により生じるβ-catenin/Tcf7が必要である。従って、植物半球での発現開始に必要となる受精後の一定の経過時間（約130分）は、β-cateninが核内へ移行するために必要な時間であると考えられる。
これらの結果から、ホヤ胚では、細胞分裂の回数と受精後の経過時間という、２つの異なる時計が、ZGAの開始を決めていることが明らかになった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Antagonism between β-catenin and Gata.a sequentially segregates the germ layers of ascidian embryos. (2016)
  • Author(s): Imai S K, Hudson C, Oda-Ishii I, Yasuo H, Satou Y
  • Journal Title: Development Volume: 143 Issue: 22 Pages: 4167-4172
  • DOI: 10.1242/dev.141481
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A maternal system initiating the zygotic developmental program through combinatorial repression in the ascidian embryo. (2016)
  • Author(s): Oda-Ishii I, Kubo A, Kari W, Suzuki N, Rothbacher U, Satou Y
  • Journal Title: PLoS Genetics Volume: 12 Issue: 5 Pages: e1006045-e1006045
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006045
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ホヤ胚における母性因子による胚性発生プログラムの開始機構 (2016)
  • Author(s): 小田（石井）いずみ、久保純、鈴木宣裕、佐藤ゆたか
  • Organizer: 日本発生生物学会 秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: 三島
  • Year and Date: 2016-10-21
• [Presentation] ホヤ胚における母性因子による胚性発生プログラムの開始機構 (2016)
  • Author(s): 小田（石井）いずみ、久保純、鈴木宣裕、佐藤ゆたか
  • Organizer: 第 3 回 ホヤ研究会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2016-10-15
• [Presentation] ホヤ胚を用いた母性因子による胚性遺伝子発現の開始機構の解析 (2015)
  • Author(s): 石井（小田）いずみ
  • Organizer: 日仏生物学会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2015-12-19
• [Presentation] 母性因子による胚性遺伝子発現の開始機構 (2015)
  • Author(s): 石井（小田）いずみ
  • Organizer: 第 27 回 高遠・分子細胞生物学シンポジウム
  • Place of Presentation: 滋賀
  • Year and Date: 2015-08-26
• [Presentation] Maternal control for the initial zygotic gene expression in Ciona intestinalis embryos (2015)
  • Author(s): Izumi Oda-Ishii
  • Organizer: 8th International Tunicate Meeting
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 2015-07-13
• [Presentation] ホヤ初期胚における転写調節機構の解析 (2014)
  • Author(s): 小田いずみ、佐藤ゆたか
  • Organizer: ホヤ研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-10-13 – 2014-10-14
• [Presentation] Tcfはβ-catenin、Macho1およびGATAaと相互作用し、胚の最初のパターン形成を行う (2014)
  • Author(s): 小田いずみ、佐藤ゆたか
  • Organizer: 日本動物学会 第85回仙台大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [Remarks] 京都大学大学院理学研究科生物学専攻動物学系 動物発生学研究室 - 佐藤のグループ ＜論文の紹介＞
  • URL: http://ghost.zool.kyoto-u.ac.jp/bunshi/Publications.html