Research on RNA regulation and reprogramming by maternal effect factors

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K07383
• Research Institution: 医療法人徳洲会野崎徳洲会病院(附属研究所)
• Principal Investigator: 品川 敏恵 医療法人徳洲会野崎徳洲会病院(附属研究所), 研究所, 部長 (70344041)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 母性効果因子 / Zar1 / Zar2 / RNA結合因子

Outline of Annual Research Achievements

受精からしばらくの間RNAの転写は起こらず、mRNA合成を阻害しても自律的に二細胞期へと発生が進行する。この間の胚発生は、受精前に卵子に蓄えられたRNAと蛋白質によって制御されていると考えられているが、その機構は良く分かっていない。卵子中の因子のうち、母方の遺伝子欠損のみで胚の初期発生に異常が見られるものは母性効果因子と呼ばれており、代表的母性効果因子であるzygote arrest 1 (Zar1) は、受精後の接合子ゲノム活性化に必要なRNA結合蛋白質で、Zar1を欠損した卵子は野生型の精子と受精しても発生が二細胞期で止まってしまう。Zar2 (Zar1-like) もZar1と同様にRNA結合因子で、アフリカツメガエルでは母性mRNA Wee1の3’側の非翻訳領域にある翻訳調節配列に結合し、翻訳調節を行っていると考えられているが、哺乳動物のWee1 mRNAにはこの翻訳調節配列に相同の配列が見当たらない。そこで哺乳動物のZar1/Zar2がどのような種類のRNA配列を認識し、どのような種類のRNAを標的として接合子ゲノム活性化を制御しているのか明らかにすることを目的とした。
Zar1またはZar2を過剰発現させたNIH3T3細胞の抽出液を用い、ショ糖密度勾配による分画や、RNA免疫沈降と次世代シークエンスを組み合わせたPAR-CLIP-sequenceを行うことにより、Zar1は主にmRNAの3’ UTRに結合し、標的RNAには卵子の減数分裂に関わる因子が含まれていることが明らかとなった。iPS細胞誘導系にZar1/Zar2を加えて核のリプログラミング効率を調べたが、大きな変化は認められなかった。これらの結果から、Zar1/Zar2は3’ UTRにある標的配列に結合して減数分裂に関わるmRNAの翻訳調節をおこなうことにより、受精後の発生の進行を促していると考えられた。