2016 Fiscal Year Research-status Report

尾索動物種を用いた生殖細胞系列における転写制御機構の解析

Research Project

Project/Area Number	15K07071
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	熊野岳東北大学, 生命科学研究科, 教授 (80372605)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	始原生殖細胞 / 母性局在因子 / 転写制御 / 尾索動物 / 比較発生
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、尾索動物胚を用いた生殖細胞系列での転写制御機構に焦点を当てた発生学的および比較発生学的解析を通して、発生初期における生殖細胞系列形成機構とその進化について明らかにすることを目的とする。28年度は、近年申請者らが同定したマボヤの母性局在転写抑制因子PEMを足掛かりに、他の尾索動物における生殖細胞系列での転写制御機構を解析した。まず、マボヤと同じホヤ綱に属するユウレイボヤにおいて、PEMの機能を解析したところ、マボヤPEMと同様に体細胞遺伝子に対して転写抑制活性を持つが、この活性に必要なドメインはマボヤPEM内で既に同定されている同等のドメインとは別領域に存在することを示唆する結果を得た。これは、ホヤ綱の動物種間でさえも、転写抑制機構に多能性を示すことを示唆する大変興味深い結果となった。さらに、同じ尾索動物でありながら、PEMをそのゲノム上に持たないオタマボヤ（オタマボヤ綱に属す）の転写抑制機構を明らかにするために解析を行った。まず初期段階として、オタマボヤ胚における始原生殖細胞マーカーVasaの抗体染色を行い、4細胞期以降の卵割期で、生殖細胞系列の細胞に染色が観察されることを明らかにし、オタマボヤが生殖質局在型による始原生殖細胞の形成を行うこと、生殖細胞系列に局在する母性因子の存在を示唆するに至った。また、これらの系列細胞で転写抑制が起こっているのか否かを、転写が起こっている指標となるRNA polymerase IIのリン酸化を認識する抗体により抗体染色を行った。その結果、少なくとも８、１６細胞期では、リン酸化が観察され、ホヤでのリン酸化状態とは異なることを明らかにした。この結果もまた、転写抑制機構の多様性を示唆するのかもしれない。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究における2本柱のうちの１つ、すなわち生殖細胞系列形成機構の進化、については、上記に述べたように興味深い結果が得られつつあり、順調に進んでいると言える。しかしながら、もう1つの柱である、マボヤ初期胚生殖細胞系列における転写制御機構を体系的に理解しようとする試みについては、論文作成のためのデータの再現性をとる実験に終始してしまい、28年度は新しい知見を得ることができなかった。したがって、２つをトータルで考えると、やや遅れていると言わざるを得ない。
Strategy for Future Research Activity	マボヤ初期胚生殖細胞系列における転写抑制機構の体系的理解については、まずは論文を仕上げるつもりであるが、その後は、一番の謎である、PEMによる転写抑制が終わったと考えられる時期以降においても、生殖細胞遺伝子の胚性遺伝子発現が抑制されている仕組みを明らかにしたいと考えている。エピジェネティックな制御を考えているが、同時に、胚性遺伝子発現の際に、どうして体細胞遺伝子の発現は抑制され続けているのか、２つを区別する機構についても迫っていきたい。また、転写抑制機構の進化については、引き続きユウレイボヤとオタマボヤでの解析を行い、ユウレイボヤについては、PEMが異なる領域を介してどのような分子機構で転写抑制をしているのかを明らかにし、オタマボヤについては、まずは転写が本当に抑制されているのかの確認を行い、生殖細胞系列での転写制御に関する基本的な情報を集めたいと考えている。
Causes of Carryover	前年度に研究計画を遂行している大学院生が療養のため休養していたことに伴い、予算使用額が予定より大幅に減少していたが、当該年度に大学院生は復帰し研究を遂行することができた。しかし、当該年度のみで前年度からの繰り越し額を全て使用する必要はなかったため、前年度繰り越し分の半額ほどを翌年度分に繰り越すこととなった。
Expenditure Plan for Carryover Budget	休養から復活した学生に加え、新たな大学院生が本プロジェクトに当該年度より加わったため、翌年度も、当該年度と同程度の支出が予想され、全ての予算を使い切る予定でいる。特に、翌年度は最終年度であることから、成果発表のための旅費等に使用するつもりでいる。