受精時におけるゲノムDNAのメチル化制御機構の解明

• Project/Area Number: 17780213
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied animal science
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 岸上 哲士 独立行政法人理化学研究所, ゲノム・リプログラミング研究チーム, 研究員 (10291064)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2005: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 顕微受精 / リプログラミング / DNAメチレーション / 精子細胞 / 体細胞クローン

Research Abstract

本研究課題は、受精におけるリプログラミングの制御機構の解明を目指し、円形精子細胞由来父性ゲノムが精子由来のそれと異なり高メチル化状態になる分子機構と発生に関する解析を行ってきた。平成17年度の研究からその高メチル化がピストンの修飾の違いによることが示唆された。同時にその異常な高メチル化がピストン脱アセチル化酵素の阻害剤であるtrichostatin A(TSA)により抑制されることを見出した。平成18年度では高メチル化ゲノムの発生への影響を調べるため、胚のTSA処理により高メチル化を抑制した場合の胚の着床前と後の発生能の検討を行った。その結果、円形精子細胞により受精させた胚をTSAで48時間処理した場合、有意差はないものの試験管内及び胚移植後の発生の向上が見られ、高メチル化が円形精子細胞由来胚の発生阻害に関与していることが示唆された。さらにこのTSA処理法の技術を同様にゲノムDNAの高メチル化が報告されている体細胞クローン胚に応用したところその発生能が有意に向上し、従来のクローンマウス出産率を約6倍に改善することに成功した。これらの結果から、受精後1細胞期のDNAのメチル化やピストンのアセチル化を含むリプログラミングがその後の発生に大きく影響することが明らかとなった。同時に、胚の化学処理によるリプログラミングの制御により体細胞クローンなど現在の人工繁殖技術を大きく向上させる可能性が示された。今後本研究で得られた知見をもとにTSAによる発生改善の分子機構の解明や他の試薬によるさらなるリプログラミング改善の技術の発展が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Harmful or Not : Trichostatin A treatment of embryos generated by ICSI or ROSI. (2006)
  • Author(s): Kishigami, S., Ohta, H., Mizutani, E., Wakayama, S., Bui, H.T., et al.
  • Journal Title: Central European Journal of Biology 1・3 Pages: 376-385
• [Journal Article] Normal specification of the extraembryonic lineage after somatic nuclear transfer. (2006)
  • Author(s): Kishigami, S., Hikichi, T., Thuan, N.V., Ohta, H., Wakayama, S., et al.
  • Journal Title: FEBS Letters 580・7 Pages: 1801-1086
• [Journal Article] Production of Cloned Mice by Somatic Cell Nuclear Transfer. (2006)
  • Author(s): Kishigami, S., Wakayama, S., Thuan, N.V., Ohta, H., Mizutani, E., et al.
  • Journal Title: Nature Protocols 1・1 Pages: 125-138
• [Journal Article] Significant improvement of mouse cloning technique by treatment with trichostatin A after somatic nuclear transfer. (2006)
  • Author(s): Kishigami, S., Mizutani, E., Ohta, H., Hikichi, T., Thuan, N.V., et al.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. 340・1 Pages: 183-189
• [Journal Article] Cloned mice and embryonic stem cell establishment from adult somatic cell. (2006)
  • Author(s): Kishigami S, Wakayama S, Van Thuan N, Wakayama T
  • Journal Title: Human Cell 19・1 Pages: 2-10
• [Journal Article] Epigenetic abnormalities of the mouse paternal zygotic genome associated with microinsemination of round spermatids. (2006)
  • Author(s): Satoshi Kishigami
  • Journal Title: Developmental Biology 289 Pages: 195-205
• [Journal Article] Successful Mouse Cloning of an Outbred Strain by Trichostatin A Treatment after Somatic Nuclear Transfer.
  • Author(s): Kishigami, S., Bui, H.T., Wakayama, S., Tokunaga, K., Thuan, N.V., et al.
  • Journal Title: The Journal of Reproduction and Development (in press)
  • NAID: 10027327387
• [Book] 体細胞クローン技術の新たな展開 (2006)
  • Author(s): 岸上哲士, 若山静香, 若山照彦
  • Total Pages: 3
  • Publisher: 共立出版
• [Patent(Industrial Property Rights)] 核移植卵子の作製方法 (2006)
  • Inventor(s): 岸上
  • Industrial Property Rights Holder: 理研
  • Filing Date: 2006-07-31