Functional analysis of methylated DNA-binding protein CIBZ in mouse embryogenesis

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K08587
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 松田 永照 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (00335481)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 胎生致死 / DNAメチル化 / メチル化DNA結合タンパク質 / DNAメチル化酵素 / 細胞死 / 細胞増殖 / ES細胞 / Cre-loxPシステム

Outline of Annual Research Achievements

哺乳類では、DNAメチル化機構の柱であるメチル化酵素が初期胚の発生に必須であることが示されている一方で、もう一つ柱であるメチル化DNA 結合タンパク質（MBP）をコードする遺伝子群のノックアウト（KO）マウスが初期胚の発生に異常が示されなかったため、胚発生におけるMBPの重要性が明らかにされていない。本研究では、研究代表者が同定した新規MBPであるCIBZの胚発生における機能を明らかにすることを目的とする。
CIBZの生理機能を明らかにするため、Cre-loxPシステムを用いてCIBZのヘテロ欠損（Δfl/+）マウスの作製と解析を行った。その結果、野生型の胎仔と比較して、Δfl/+胎仔がE6.5から細胞死の亢進と細胞増殖の阻害による縮小し始め、E9.5で死に至ることを明らかにした。胚発生を模倣する培養実験では、CIBZのヘテロ欠損胚は２細胞期胚から胚盤胞までに形態異常と細胞死の亢進を示さなかった。一方で、着床時期の胚発生を模倣する培養実験では、CIBZのヘテロ欠損胚は胎仔個体の形成に寄与する内部細胞塊（ICM）由来の部分に有意な縮小と細胞死の亢進を示したが、胎盤の形成に寄与する栄養外胚葉由来の部分に大きさと細胞死の変化を示さなかった。さらに、胚盤胞のICMから樹立したΔfl/+のES細胞は野生型と比較して、ES細胞の特徴である未分化性が維持されているが分化しやすい傾向を示すこと、CIBZのmRNAとタンパク質の発現の1/2に低下することが明らかになった。以上のことから、CIBZのヘテロ欠損胎仔は細胞の増殖阻害と細胞死の亢進が原因で胎生致死になることが分かった。従って、MBPの中で初めて、CIBZが胚発生に必要であることが明らかとなった。