雄性生殖細胞に卵子発生プログラムを書き込むことは可能か?

• Project/Area Number: 15080201
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture
• Principal Investigator: 尾畑 やよい Tokyo University of Agriculture, 応用生物科学部, 講師 (70312907)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 畑田 出穂 群馬大学, 生体調節研究所, 准教授 (50212147)
• Project Period (FY): 2003 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥54,100,000 (Direct Cost: ¥54,100,000); Fiscal Year 2007: ¥7,700,000 (Direct Cost: ¥7,700,000); Fiscal Year 2006: ¥10,100,000 (Direct Cost: ¥10,100,000); Fiscal Year 2005: ¥12,100,000 (Direct Cost: ¥12,100,000); Fiscal Year 2004: ¥11,500,000 (Direct Cost: ¥11,500,000); Fiscal Year 2003: ¥12,700,000 (Direct Cost: ¥12,700,000)
• Keywords: 卵母細胞 / 核移植 / 生殖細胞分化 / DNAメチル化 / ゲノミックインプリンティング / 胚発生 / 卵子形成 / 性分化 / 生殖細胞

Research Abstract

C57BL/6マウスの遺伝的背景に、ある亜種マウスのY染色体が導入されたコンソミックマウスでは雌への性転換や卵精巣が形成される。この性転換マウスのXY卵子はXX卵子と遜色ない表現型を示すにもかかわらず妊性がない。そこで、精子に分化すべきXYの生殖細胞で卵子発生プログラムが機能しているか否かを検討するために、XY卵子の減数分裂および発生特性を明らかにした。その結果、多くのXX卵子では分裂装置の各極に一点に集中したγ-チューブリン局在が認められたのに対し、XY卵子では、複数のγ-チューブリン局在が観察された。また、XY卵子では、XX卵子同様に第一減数分裂が進行するのに対し、第二減数分裂では90%程度が異常を来し、多数の前核が形成され2細胞期へ進行する胚は10%未満と著しく低下した。これらのことから、XY卵子の第二減数分裂は胚発生に対して致命的な異常であり、これは中心体形成の異常に起因しているものと考えられた。一方、XY卵子の核をXX卵子の細胞質に第一減数分裂前後で核移植した結果、その時期にかかわらず、XY卵子のγ-チューブリン局在は正常に修復され、第二減数分裂を完了させることが示された。また、γ-チューブリン局在の異常は、XX卵子の核をXY卵子の細胞質に移植した場合にも観察されることから、XY卵細胞質に特異的な表現型であることが示された。XY卵子の核より再構築された卵は、受精後、産仔へと発生することから、XY卵子の核そのものには十分な個体発生支持能があり、Y染色体上の転写産物が卵細胞質の細胞骨格系に悪影響を及ぼしている可能性が示唆された。得られた仔の核型解析とZfy遺伝子の多型解析を行ったところ、性染色体の不分離によりトリソミーマウスが高頻度で誕生したが、母親(卵子)からY染色体を受け継いだマウスが誕生したことが示された。

Research Products

• [Journal Article] Protocol for the production of viable bimaternal mouse embryos. (2008)
  • Author(s): Kawahara M., Obata Y.他6名
  • Journal Title: Nat Protoc. 3 Pages: 568-576
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of genes aberrantly expressed in mouse embryonic stem cell-cloned blastocysts. (2008)
  • Author(s): Jincho Y., Obata Y.他5名
  • Journal Title: Biol Reprod. 78 Pages: 568-576
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Long-term effects of in vitro growth of mouse oocytes on their maturation and development. (2007)
  • Author(s): Obata Y., Maeda Y., Hatada I., and Kono T.
  • Journal Title: J Reprod Dev. 53 Pages: 1183-1190
  • NAID: 10020172629
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA methylation imprints on the IG-DMR of the Dlk1-Gtl2 domain in mouse male germline. (2007)
  • Author(s): Hiura H, Komiyama J, Shirai M, Obata Y, Ogawa H, Kono T
  • Journal Title: FEBS Lett 581 Pages: 1255-1260
• [Journal Article] One Argonaute family member, Eif2c2 (Ago2), is essential for development and appears not to be involved in DNA methylation (2007)
  • Author(s): Morita S, Horii T, Kimura M, Goto Y, Ochiya T, Hatada I
  • Journal Title: Genomics (in press)
• [Journal Article] Disruption of parental-specific expression of imprinted genes in uniparental fetuses (2006)
  • Author(s): Ogawa H, Wu Q, Komiyama J, Obata Y, Kono T
  • Journal Title: FEBS Lett 580 Pages: 5377-5384
• [Journal Article] Paternal dual barrier by Ifg2-H19 and Dlk1-Gtl2 to parthenogenesis in mice (2006)
  • Author(s): Kono T, Kawahara M, Wu Q, Hiura H, Obata Y
  • Journal Title: Ernst Schering Res Found Workshop 60 Pages: 23-33
• [Journal Article] Oocyte growth-dependent progression of maternal imprinting in mice (2006)
  • Author(s): Hiura H, Obata Y, Komiyama J, Shirai M, Koni T
  • Journal Title: Genes Cells 11 Pages: 353-361
• [Journal Article] Emerging Technologies for Genome-wide DNA Methylation Profiling in Cancer (2006)
  • Author(s): Hatada I.
  • Journal Title: Crit Rev Oncog 12 Pages: 205-223
• [Journal Article] Regulated expressions of two sets of paternally imprinted genes are necessary for mouse parthenogenetic development to term. (2006)
  • Author(s): Wu, Q., Obata, Y., Takano, R., Kono, T.et al.
  • Journal Title: Reproduction 131 Pages: 481-488
• [Journal Article] Oocyte growth-dependent progression of maternal imprinting in mice. (2006)
  • Author(s): Hiura, H., Obata, Y., Komiyama, J., Shirai, M., Kono, T.
  • Journal Title: Genes to Cells (in press)
• [Journal Article] Genomic imprinting in Dicerl-hypomorphic mouse. (2006)
  • Author(s): Fukasawa, M., Morita, S., Kimura, M., Hatada, I., et al.
  • Journal Title: Cytogenet Genome Res. 113 Pages: 138-143
• [Journal Article] Genome-wide profiling of promoter methylation in human. (2006)
  • Author(s): Hatada, I., Fukasawa, M., Kimura, M., Morita, S., Yamada, K., et al.
  • Journal Title: Oncogene (in press)
  • NAID: 120000908395
• [Journal Article] Microarray analysis of promoter methylation in lung cancers. (2006)
  • Author(s): Fukasawa, M., Kimura, M., Morita, S., Hatada, I., et al.
  • Journal Title: J Hum Genet. (in press)
  • NAID: 10017479946
• [Journal Article] Normal Reprogramming of Imprinting in Parthenogenetic Female Germ Cells (2005)
  • Author(s): Horii, T., Nagao, Y., Kimura, M., Hatada, I.
  • Journal Title: Reprod Fetil Dev 17 Pages: 236-236
• [Journal Article] 単為発生マウスの誕生 (2005)
  • Author(s): 尾畑やよい 他
  • Journal Title: Molecular Medicine 42・2 Pages: 149-157
• [Journal Article] Nuclei of oocytes derived from mouse parthenogenetic embryos are competent to support development to term. (2004)
  • Author(s): Niwa, K., Takano, R., Obata, Y., et al.
  • Journal Title: Biol Reprod. 71・5 Pages: 1560-1567
• [Journal Article] Birth of parthenogenetic mice that can develop to adulthood. (2004)
  • Author(s): Kono, T., Obata, Y., et al.
  • Journal Title: Nature 428・6985 Pages: 860-864
• [Presentation] 生殖細胞の性分化機構 (2007)
  • Author(s): 尾畑やよい、他3名
  • Organizer: 日本繁殖生物学会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2007-10-22
• [Publications] 河野 友宏, 尾畑 やよい, 高野 りや: "体外器官培養系における雌性生殖細胞の形成と分化"再生医療. 2・3. 65-71 (2003)