2016 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Analyses and regulation of germline epigenome |
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| Project/Area Number |
25112008
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
束田 裕一 九州大学, 稲盛フロンティア研究センター, 教授 (90444801)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | エピジェネティクス / エピゲノム / 遺伝子発現制御 / 生殖細胞 / 発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類では、個体を構成する種々の細胞は分化の過程で異なる遺伝子発現プログラムを受け、細胞運命が決定される。分化した細胞では、遺伝子発現プログラムが固定されるが、一部の細胞ではリプログラミングされる。生体内で起こる究極のリプログラミングは、高度に最終分化した配偶子が、受精を介して一個体を形成できる全能性を獲得する過程である。本研究では、DNAとヒストンのメチル化修飾制御を中心とした卵・初期胚のエピゲノム制御因子の網羅的同定と機能解析により、生殖細胞が全能性を獲得するゲノムリプログラミングにおけるエピゲノム制御機構の解明を目的としている。
当該年度は、以下の研究を進めた。
1. 卵母細胞（GV期、MII期）、初期胚（1、2、4、8細胞期胚、桑実胚、胚盤胞期胚）のDNAマイクロアレイ解析およびRNA-seq解析によるトランスクリプトームについて、クラスター解析を用いてステージ特異的発現を示す転写産物を同定した。特に、胚性遺伝子の発現が開始する2細胞期胚において特異的高発現を示す転写産物には重複遺伝子が多いことを見出した。さらに、このような特徴を示す遺伝子をノックダウンにより機能欠損させると発生が阻害されることを明らかにした。
2. マウス着床前初期胚は2細胞期胚から胚性遺伝子発現が開始する。着床前初期胚には母性因子と胚性因子が存在するが、母性因子は主に卵母細胞特異的コンディショナルノックアウトマウスの作製がその機能欠損に必要である。一方、胚性遺伝子の機能欠損は主に卵母細胞や受精卵へのsiRNAのインジェクションによるノックダウンが用いられているが、実験操作および機能欠損の効果を踏まえると汎用性が高いとは言えない状況である。そこで、CRISPR/Cas9システムをマウス受精卵にエレクトロポレーションにより導入することで、100％のマウス胚で標的遺伝子をノックアウトする方法を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度の研究目的は、新規エピゲノム制御因子の同定とそのエピゲノム制御機構における役割の解明、初期胚のクロマチン構造構築におけるエピゲノム制御機構とその役割の解明である。
上記研究目的達成のため、マウス着床前初期胚のステージ特異的発現を示す遺伝子群の同定およびその機能解析、胚性遺伝子のノックアウト法の確立など研究計画は順調に進展しており、当初研究目的の達成度は総合的におおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の今後の推進方策として、H29年度の研究実施計画は新規エピゲノム制御因子の同定とそのエピゲノム制御機構における役割の解明、および全能性獲得の必要条件となるエピゲノム制御機構の解明とその人為的操作としている。具体的には1. 新規エピゲノム制御因子の卵形成・受精・初期発生における役割の解明、2. 新規エピゲノム制御因子のエピゲノム制御機構における役割の解明、3. 全能性に必要な因子群の同定とその機能解明であり、計画遂行に必要なマウス着床前初期胚のトランスクリプトームおよびその情報解析、胚性遺伝子のノックアウト法の確立など準備は整っている。
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