ゲノム再プログラム化へのヒストン変異体置換による大規模クロマチン再構成の関与

• Project/Area Number: 18051006
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 青木 不学 The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (20175160)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥5,000,000 (Direct Cost: ¥5,000,000); Fiscal Year 2007: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000); Fiscal Year 2006: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: 初期胚 / 卵 / 再プログラム化 / ヒストン変異体 / 遣伝子発現 / 卵母細胞 / 着床前初期胚 / 遺伝子発現

Research Abstract

受精前後における遺伝子発現再プログラム化のメカニズムを明らかにするため、受精前後におけるヒストンH3変異体(H3.1およびH3.3)の挙動に注目して研究を行った。そのため、Flagタグ付きヒストンH3.1およびH3.3のトランスジェニックマウス作成し、卵形成および初期発生過程におけるヒストン変異体の挙動変化をFlagタグに対する抗体を用いた免疫染色法によって明らかにすることを試みた。
まず、H3.3のトランスジェニックマウスの作成に成功し、卵成長、減数分裂中の卵、そして受精後の初期胚におけるH3.3を調べたところ、卵成長中にH3.3はクロマチンに取り込まれており、その状態は、減数分裂中にも維持されていた。ところが、受精直後に雌性前核からH3.3は急激に消失していた。このことは、活性化した遺伝子の制御領域付近のクロマチンに多く存在し、遺伝子発現のマーカーとなっていると考えられているH3.3が、受精直後にグローバルに消失することにより、それまでの分化した細胞である卵の遺伝子発現パターンをリセットし、受精後の全能性のある胚での新しい遺伝子発現プログラムの開始を可能にしているものと考察される。すなわち、H3.3の消失が遺伝子発現の再プログラム化に関与していることが示唆された。現在、遺伝子発現を抑制するヒストン修飾が多く入るH3.1のトランスジェニックマウスも作成中であり、H3.3と同様の解析を行い、クロマチンを構成する際のヒストン変異体同士の関連についても検討を加える予定である。

Research Products

• [Journal Article] Changes in H3K79 methylation during preimplantation development in mice. (2008)
  • Author(s): Ooga, M
  • Journal Title: Biology of Reproduction 78 Pages: 413-424
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The perivitelline space-forming capacity of mouse oocytes is associated with meiotic competence. (2007)
  • Author(s): Inoue, A
  • Journal Title: Journal of Reproduction and Development 53 Pages: 1043-1052
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deficiency in the response to DNA double-strand breaks in mouse early preimplantation embryos. (2007)
  • Author(s): Yukawa, M
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Comm. 358 Pages: 578-584
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Alterations in epigenetic modifications during oocyte growth in mice. (2007)
  • Author(s): Kageyama
  • Journal Title: Reproduction 133 Pages: 85-94
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Alterations in epigenetic modifications during oocyte growth in mice. (2007)
  • Author(s): Kageyama S, Liu H, Kaneko N, Ooga M, Nagata M, Aoki F
  • Journal Title: Reproduciton 133 Pages: 85-94
• [Journal Article] Involvement of the STAT5 signaling pathway in the regulation of mouse preimplantation development. (2006)
  • Author(s): Nakasato M, Shirakura Y, Ooga M, Iwatsuki M, Ito M, Kageyama S, Sakai S, Nagata M, Aoki F
  • Journal Title: Biology of Reproduction 75 Pages: 508-517
• [Journal Article] Inadequate histone deacetylation during oocyte meiosis causes aneuploidy and embryo death in mice. (2006)
  • Author(s): Akiyama T, Nagata M, Aoki F
  • Journal Title: Proceedings of Nationa Academy of Science, USA 103 Pages: 7339-7344
• [Journal Article] The role of ETS transcription factors in transcription and development of mouse preimplantation embryos. (2006)
  • Author(s): Kageyama S, Liu H, Nagata M, Aoki F
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications 344 Pages: 675-679
• [Journal Article] Stage specific expression of histone deacetylase 4 (HDAC4) during oogenesis and early preimplantation development in mice. (2006)
  • Author(s): Kageyama S, Liu H, Nagata M, Aoki F
  • Journal Title: Journal of Reproduction and Development 52 Pages: 99-106
  • NAID: 130000054659
• [Presentation] 減数分裂におけるヒストン修飾の機能. (2007)
  • Author(s): 青木不学
  • Organizer: 日本疾患モデル学会
  • Place of Presentation: 筑波
  • Year and Date: 2007-08-31