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2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Chromatin potential for gene regulation
• Project/Area Number: 18H05528
• 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: Kindai University
• Principal Investigator: Yamagata Kazuo 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (10361312)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原口 徳子 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 特任教授 (20359079)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Keywords: 細胞核 / 人工核 / クロマチン / ライブセルイメージング / 哺乳動物受精卵

Outline of Final Research Achievements

In this study, to understand the chromatin potential of the fertilized egg, quantitative and reconstructive analyses of nuclear, chromosomal, and chromatin dynamics after fertilization were performed using our own methodologies such as non-invasive live-cell imaging, artificial cell nucleus, and epigenome editing. We were able to construct artificial nuclei with nuclear transfer potential and heterochromatin structure in fertilized eggs by using long-stranded DNA as starting material. Epigenome editing revealed that DNA methylation in the centromere region is involved in fertilized egg-specific cell cycle regulation. We newly developed minimally invasive super-resolution imaging and succeeded in super-resolution observation of nuclear chromatin and chromosomes in living cells.

Free Research Field

生殖生物学・発生工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、クロマチン計測や操作に関わる独自技術の開発・改善を進めた上、次のような成果を得た。人工核構築の結果から、受精卵においては長鎖のDNAが機能的な核構造や核内のクロマチン構造を構築する十分なポテンシャルを持っていることを明らかとした。また、従来、体細胞では染色体分配やヘテロクロマチン構造に関与するとされてきたセントロメア領域が、受精卵では細胞周期制御に関わっていることを、エピゲノム編集により明らかにした。これら基礎的成果に加え、ヒトやウシの低妊娠率の要因として染色体動態の異常を見出し、さらに絶滅動物の復活の道筋を作るなど、本研究が社会的な波及効果を持ち得たことは大きな成果と言える。