卵母細胞の巨大な細胞サイズの意義

• Project Area: Analyses and regulation of germline epigenome
• Project/Area Number: 16H01226
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 北島 智也 国立研究開発法人理化学研究所, 多細胞システム形成研究センター, チームリーダー (00376641)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2017: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2016: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 卵子 / 染色体分配 / 紡錘体 / ヒストン修飾 / 細胞 / 卵母細胞 / 胚発生 / 細胞分裂 / チェックポイント / 受精卵 / エピゲノム

Outline of Annual Research Achievements

成長した卵母細胞は巨大な細胞質を持つ。この細胞質サイズは受精後の胚発生を支持するためと考えられているが、どのような細胞内プロセスを介して支持するのかは明らかではない。また、細胞質が受精前の減数分裂に与える影響は分かっていない。そこで本研究では、ライブイメージングと顕微操作を合わせたアプローチから、マウス卵母細胞の細胞質サイズが減数分裂と胚発生に与える影響と役割を明らかにするための実験を行った。
まず、細胞質サイズが減数分裂に与える影響について調べた。マウス卵母細胞の細胞質を顕微操作により半分あるいは二倍にし、ライブイメージングにより減数分裂をモニターした。その結果、細胞質サイズは紡錘体サイズと分裂後期への進行時間に顕著な影響を与えることが分かった。これらの影響は、紡錘体の機能性とチェックポイントの厳密性の低さからもたらされていた。これらの結果から、卵母細胞の巨大な細胞質サイズは、染色体分配エラーを起こしやすい性質と結びついていることが明らかになった(Kyogoku & Kitajima 2017 Dev Cell)。
また、細胞質サイズを変化させた卵母細胞にICSIを行い、その胚発生をモニターした。これにより、細胞質サイズが受精後に形成される核のサイズに与える影響について定量的に解析した。また、核内のヒストン修飾について定量的な抗体染色解析を行うことで、雄性前核もしくは雌性前核のヒストン修飾の量が細胞質サイズに影響する可能性について検討した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Mechanisms of kinetochore-microtubule attachment errors in mammalian oocytes (2018)
  • Author(s): Kitajima Tomoya S.
  • Journal Title: Development, Growth & Differentiation Volume: 60 Issue: 1 Pages: 33-43
  • DOI: 10.1111/dgd.12410
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Post-anaphase SUMO Pathway Ensures the Maintenance of Centromeric Cohesion through Meiosis I-II Transition in Mammalian Oocytes (2018)
  • Author(s): Ding Yi、Kaido Masako、Llano Elena、Pendas Alberto M.、Kitajima Tomoya S.
  • Journal Title: Current Biology Volume: - Issue: 10 Pages: 1661-1669
  • DOI: 10.1016/j.cub.2018.04.019
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Large Cytoplasm Is Linked to the Error-Prone Nature of Oocytes (2017)
  • Author(s): Hirohisa Kyogoku, Tomoya S. Kitajima
  • Journal Title: Developmental cell Volume: 41 Issue: 3 Pages: 287-298
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2017.04.009
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bayesian Inference of Forces Causing Cytoplasmic Streaming in Caenorhabditis elegans Embryos and Mouse Oocytes. (2016)
  • Author(s): Niwayama R., Nagao H., Kitajima T. S., Hufnagel L., Shinohara K., Higuchi T., Ishikawa T., Kimura A.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 11 Issue: 7 Pages: e0159917-e0159917
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0159917
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 卵子の染色体異常の原因 (2017)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 東京大学大学院薬学系研究科主催講演会
  • Invited
• [Presentation] The causes of chromosome segregation errors in mammalian oocytes (2017)
  • Author(s): Tomoya Kitajima
  • Organizer: Gordon Research Conference, Chromosome Dynamics
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The origins of meiotic chromosome segregation errors in mammalian oocytes (2017)
  • Author(s): Tomoya Kitajima
  • Organizer: EMBO Workshop: Dynamic Kinetochore
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The causes of chromosome segregation errors in oocytes (2017)
  • Author(s): Tomoya Kitajima
  • Organizer: The 2nd Meeting on SMC proteins
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ライブイメージングで探る卵子の染色体数異常の原因 (2017)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 第３５回日本受精着床学会総会・学術講演会
  • Invited
• [Presentation] Cell Biological causes of aneuploidy in eggs (2017)
  • Author(s): Tomoya Kitajima
  • Organizer: The international Research Symposium on Regulation of Germ Cell Development in vivo and in vitro
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] A unique role of kinetochores in mammalian oocytes (2017)
  • Author(s): Tomoya Kitajima, Shuhei Yoshida
  • Organizer: EMBO Conference on Meiosis 2017
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Cell biological causes of aneuploidy in eggs. (2017)
  • Author(s): Tomoya Kitajima
  • Organizer: The 11th Congress of the Pacific Society for Reproductive Medicine (PSRM2017)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Roles of large cytoplasmic size of eggs (2017)
  • Author(s): Tomoya Kitajima
  • Organizer: The 27th Hot Spring Harbor International Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 卵子の染色体数異常の原因 (2017)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 京都大学生物物理学セミナー
  • Invited
• [Presentation] 卵母細胞における染色体分配エラーの原因 (2017)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 第２回eurofin学術セミナー
  • Invited
• [Presentation] 卵子の染色体数異常の細胞生物学的な原因 (2017)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 日本人類遺伝学会第62回大会
  • Invited
• [Presentation] 卵子の巨大な細胞質サイズの役割 (2017)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: Symposium on Epigenome Dynamics and Regulation in Germ Cells
  • Invited
• [Presentation] 卵母細胞では動原体が紡錘体の二極化に必要である (2017)
  • Author(s): 吉田周平・北島智也
  • Organizer: 第34回染色体ワークショップ・第15回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: かずさアカデミアホール(千葉県)
  • Invited
• [Presentation] The causes of aneuploidy in eggs (2017)
  • Author(s): Kitajima T.S.
  • Organizer: RIKEN Epigenetics 2017
  • Place of Presentation: 理研つくば研究所(茨城）
  • Invited
• [Presentation] 卵子における染色体数異常の細胞生物学的な要因 (2017)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 第23回ホルモン療法を考える神奈川県医師の会
  • Place of Presentation: ホテルキャメロットジャパン（神奈川県）
  • Invited
• [Presentation] 卵子の染色体数異常の原因 (2016)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: ナースのためのART医学セミナー2016年
  • Place of Presentation: 六本木アカデミーヒルズ49（東京都）
  • Invited
• [Presentation] 老化にともなう卵子の染色体数異常の原因 (2016)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 第68回日本細胞生物学会大会・第11回日本ケミカルバイオロジー学会 合同大会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府）
  • Invited
• [Presentation] 卵子の染色体数異常の原因 (2016)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 第38回中部生殖医学会学術集会
  • Place of Presentation: アスト津（三重県）
  • Invited
• [Presentation] Effects of oocyte size on chromosome segregation during meiosis (2016)
  • Author(s): Kyogoku H. and Kitajima T.S.
  • Organizer: Meiosis: Gordon Research Conference
  • Place of Presentation: Colby-Sawyer College (米国New London)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 卵母細胞の巨大な細胞サイズの意義 (2016)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 第18回京都大学生命科学研究科シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学(京都府)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Oocytes - why so error-prone? (2016)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 国立遺伝学研究所 セミナー
  • Place of Presentation: 国立遺伝学研究所(静岡県)
  • Invited
• [Presentation] Large cytoplasm predisposes oocytes to chromosome segregation errors (2016)
  • Author(s): Kitajima T.S.
  • Organizer: Conference Pigmod and Czechoslovak Biological Society: From reproductive biology to large animal models of human diseases
  • Place of Presentation: Institute of Animal Physiology and Genetics(チェコLibechov)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 卵子の染色体数異常の原因 (2016)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 第６１回日本生殖医学会学術講演会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Invited
• [Presentation] 卵母細胞がエラーを起こしやすい原因 (2016)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 第３７回インターゲノミクスセミナー「染色体分配システム研究の最前線」
  • Place of Presentation: 神戸大学（兵庫県）
  • Invited
• [Presentation] 卵母細胞がエラーを起こしやすい原因 (2016)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 第４回公開シンポジウム 新学術領域会議「生殖細胞のエピゲノムダイナミクスとその制御」「ステムセルエイジングから解明する疾患原理」
  • Place of Presentation: 三島市民文化会館(静岡県)
  • Invited
• [Presentation] 卵子の染色体数異常の原因 (2016)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Invited
• [Presentation] 細胞動態のイメージングと定量 (2016)
  • Author(s): 北島智也
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Invited
• [Book] Mouse Oocyte Development (2018)
  • Author(s): Aurelien Courtois, Petr Solc, Tomoya S. Kitajima
  • Publisher: Springer Nature
  • ISBN: 9781493986026
• [Book] Methods in Cell Biology (2018)
  • Author(s): Hirohisa Kyogoku, Shuhei Yoshida, Tomoya S. Kitajima
  • Publisher: Elsevier
• [Book] Oogenesis: Methods and Protocols. (2016)
  • Author(s): Yoshida S., Sakakibara Y., and Kitajima T.S.
  • Total Pages: 11
  • Publisher: Springer New York
• [Remarks] 理化学研究所 染色体分配研究チーム HP
  • URL: http://www.cdb.riken.jp/lcs/index.html
• [Remarks] 理化学研究所HP 染色体分配研究チーム紹介ページ
  • URL: http://www.riken.jp/research/labs/bdr/chromo_segr/
• [Remarks] 理化学研究所 生命機能科学研究センターHP 染色体分配研究チーム紹介ページ
  • URL: https://www.bdr.riken.jp/jp/research/labs/kitajima-t/index.html
• [Remarks] 理化学研究所 染色体分配研究チーム
  • URL: http://www.cdb.riken.jp/lcs/index.html
• [Remarks] 染色体分配研究チーム 理化学研究所
  • URL: http://www.riken.jp/research/labs/cdb/chromo_segr/
• [Remarks] 染色体分配研究チーム 理化学研究所多細胞システム形成研究センター
  • URL: http://www.cdb.riken.jp/research/laboratory/kitajima.html
• [Funded Workshop] EMBO Workshop: Dynamic Kinetochore (2017)
• [Funded Workshop] The international Research Symposium on Regulation of Germ Cell Development in vivo and in vitro (2017)