DUXに依存しない胚性ゲノム活性化による全能性獲得機構の解明

Publicly Offered Research

Project Area	Program of totipotency: From decoding to designing
Project/Area Number	20H05375
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	Kwansei Gakuin University
Principal Investigator	関由行関西学院大学, 生命環境学部, 教授 (20435655)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000) Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywords	多能性幹細胞 / 全能性 / 2細胞様細胞 / 胚性ゲノム活性化 / イベリアトゲイモリ
Outline of Research at the Start	本研究提案ではES細胞を用いて、Ctbp1/2の発現消失とDNA脱メチル化を起点とした多能性細胞から2CLCへの変換機構、特にDPPA2とDUXに依存しないZGAの誘導機構を解明し、in vivo の機能解析に繋げることを目的とする。また、ZGAを起点とした遺伝子プログラムによって生殖細胞誘導が起こるイベリアトゲイモリのZGA制御メカニズムの解明を行う。最終的には、ZGAを制御する遺伝子カスケードをイベリアトゲイモリマウス及びヒトで比較することで、種を超えた全能性プログラムの共通原理と種特異性の理解を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	本研究の研究目的は転写因子DUX非依存的な胚性ゲノム活性化機構を解明することである。これまで、転写制御因子Ctbp1/2をES細胞で2重破壊 (DKO)することで、DUX非依存的に2細胞様細胞が出現することを明らかにしていた。そこで、DUX依存もしくはDUX非依存的にCtbp1/2 DKOによって活性される遺伝子群をRNA-Seqで解析し、初期胚の公開RNA-Seqデータとの比較を行った。その結果、DUX依存して活性化される遺伝子群は初期2細胞期胚に発現が誘導され、4細胞期胚には発現が消失する遺伝群が濃縮されており、一方でDUX非依存的に活性化される遺伝子群は母性mRNAとして未受精卵に蓄積している遺伝子群と中期2細胞期胚以降に活性化される遺伝子群の二つに分類できることが分かった。この結果は、DUX非依存的に出現する2CLCは初期2細胞期胚の性質を持ち、一方でCtbp1/2 DKOすることによって、中期2細胞期胚に性質が類似した新規2CLCがDUX非依存的に出現した可能性を示唆している。そこで、この新規2CLCの可視化を行うために、DUX非依存的にCtbp1/2 DKOで活性化される転写因子Crxosの発現をモニターするレポーターES細胞の樹立を現在試みている。また、DUXに非依存的に活性化される因子Pramel7の機能解析を行うために、Pramel7 KO ES細胞の作製を行った。その結果、Pramel7 KOはDux KOと類似した表現系を示し、さらに、Dux KOの表現系をPRAMEL7強制発現でレスキューできることが明らかとなった。Dux KO胚は正常に発生することが報告されているが、我々の結果はPRAMEL7の発現がDUX KO胚の表現系をレスキューしている可能性を強く示唆している。
Research Progress Status	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。