2019 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding of totipotency through characterization of interactions between transposable elements and early embryos
| Project Area | Program of totipotency: From decoding to designing |
|---|
| Project/Area Number |
19H05753
|
|---|
| Research Institution | Keio University |
|---|
Principal Investigator |
塩見 春彦 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (60202107)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
|
| Keywords | 転移因子 / 初期胚 / 全能性 / 多能性 / エピゲノム |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類ゲノムの半分近くを占める転移因子（トランスポゾン）は、近年の解析から、哺乳類ゲノムの進化を駆動してきたことが明らかになってきている。初期胚においては各種転移因子が一過的に発現上昇し、これは転移因子が有胎盤類の全能性プログラムに寄与する可能性を示唆する。私達は、これまで、生殖細胞や初期胚における転移因子制御機構の解析を行い、転移因子と宿主との相互作用を検証してきた。また、生殖細胞・初期胚の解析を推進していくために不可欠な、少ない細胞数で行うエピゲノム修飾、トランスクリプトーム（mRNA及び小分子RNA）、そして、プロテオーム解析技術開発を進めてきた。本研究では、これまで得られた情報と開発した解析技術をもとに、全能性プログラムを解明するために、初期胚における転移因子関連因子の同定とその機能解析を行う。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では、①マウス初期胚における転移因子（MERV-LやLINE1）がコードするタンパク質が形成する複合体構成因子の機能解析と、②転移因子の活性を制御し、生殖細胞/初期胚で発現する遺伝子（PIWI及びpiRNA経路関連因子）の機能欠失動物の表現型解析を進めた。
その結果、①に関しては、MERV-L GagとLINE1 ORF1に対する特異的なモノクローナル抗体を作製し、2細胞胚及びES細胞から複合体の免疫精製を行った。これらタンパク質と特異的に相互作用するタンパク質及び転写産物を同定した。さらに、これら相互作用因子の機能解析のためにLINE1転移能をアッセイする系を立ち上げた。この系を用いて、今後、相互作用因子がLINE1転移能に及ぼす影響を調べる。一方、これら相互作用因子に対する抗体の作製を開始し、既に幾つかの因子に対する抗体を得た。また、文献情報から興味深いものに関しては、その遺伝子を欠失させた（KO）マウスの作製も開始し、既に幾つかのKO系統を取得した。
②に関しては、ハムスター（golden Syrian hamster）をモデル動物として用い、PIWI遺伝子KOハムスターの作製及び系統維持に成功した。現在、PIWIL1 KO及びPIWIL3 KOハムスターを維持しており、これらの表現型解析を進めている。PIWIL1 KOは雌雄どちらも不稔であり、PIWIL3 KOは雌不稔であった。表現型の詳細を細胞及び分子レベルで解析中である。また、特異的な抗体を用いて、これらPIWIタンパク質に結合するpiRNAの同定とその配列解析を進めている。このため、より正確なゲノム配列を必要とする。そこで、ハムスターゲノムの再配列解析を進めた結果、極めて精度の高い配列情報を得ることができた。今後、このゲノム配列情報を用いて、piRNAや転移因子の配列解析を行う予定である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
この２つの研究により得られた成果を基にして、哺乳類初期胚における全能性獲得機構及び全能性から多能性へ遷移する仕組みの解明に寄与する。この２つの研究を並行して進め、必要に応じて順次、新規因子に対する抗体や機能欠失動物の作製を行う。さらに、DNAメチル化等のエピゲノム解析を、野生型と機能欠失変異体を比較することで進めていき、完全未分化状態（つまり、全能性）の維持機構に迫る。
|
| Remarks |
慶應義塾大学医学部分子生物学教室のWEBサイト
http://siomilab.med.keio.ac.jp/
|
-
[Journal Article] Crystal structure of Drosophila Piwi.2020
Author(s)
Yamaguchi, S., Oe, A., Nishida, KM., Yamashita, K., Kajiya, A., Hirano, S., Matsumoto, N., Dohmae, N., Ishitani, R., Saito, K., Siomi, H., Nishimasu, H., Siomi, MC., and Nureki, O.
-
Journal Title
Nature Communications
Volume: 11
Pages: 858 (1-13)
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
[Journal Article] Nuclear RNA export factor variant initiates piRNA-guided co-transcriptional silencing.2019
Author(s)
Murano, K., Iwasaki, Y.W., Ishizu, H., Mashiko, A., Shibuya, A., Kondo, S., Adachi, S., Suzuki, S., Saito, K., Natsume, T., Siomi, M.C., and Siomi, H.
-
Journal Title
EMBO J
Volume: 38
Pages: e102870
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
[Journal Article] Broad heterochromatic domains open in gonocyte development prior to de novo DNA methylation.2019
Author(s)
Yamanaka, S., Nishihara, H., Toh, H., Nagai, LAE., Hashimoto, K., Park, S-J., Shibuya, A., Suzuki, AM., Tanaka, Y., Nakai, K., Carninci, P., Sasaki, H., and Siomi, H.
-
Journal Title
Developmental Cell
Volume: 51
Pages: 21-34
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
