2016 Fiscal Year Research-status Report
非生殖細胞である分化多能性幹細胞における異所性の減数分裂と胎生致死との関連
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16K15223
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| Research Institution | Saitama Medical University |
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Principal Investigator |
奥田 晶彦 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (60201993)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 異所性減数分裂 / Maxノックアウトマウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
減数分裂は、精子及び卵子という通常の体細胞が持つ染色体の数を半分にするための細胞分裂である。そして、この減数分裂は、減数分裂を経て作られた精子と卵子が合体して受精卵を作る際に、その受精卵における染色体の数を通常の体細胞と同じ数に保つためのものであり、生殖細胞にとっては極めて重要な生物学的現象であり、かつ、生殖細胞に特異的現象である。但し、研究代表者は、平成27年度までに、生殖細胞ではないES細胞において、専らc-MYC転写因子のパートナー因子として認知されているMAXタンパク質をコードする遺伝子をホモでノックアウトするとES細胞が減数分裂前期の中のpachytene期の直前もしくは初期段階までの変化を示すことを見出した。そして、その、思いもよらぬ発見を軸に本研究課題を始めたが、今までの期間に、その現象の背景にある分子基盤の解明を試み、MAX遺伝子ノックアウトによりみられるES細胞の減数分裂様の変化は、MAXタンパク質をサブユニットの一つとして持つ非典型的PRC1複合体（PRC1.6）の機能破綻の結果を反映していることを明らかにした。なお、MAX遺伝子ノックアウトマウスは、胚の着床後、即、細胞の増殖がほぼ完全にストップし、そのため、胎生致死のフェノタイプを呈するが、その報告がなされた2000年においては、もちろん、Max遺伝子が減数分裂に対する抑制因子であるという概念はなく、それ故、MAXノックアウトマウスが呈するすべてのフェノタイプはMyc活性との関連で結論されている。それ故、私は、改めてMAXノックアウトマウスについて機能解析を行い、ES細胞に相当する細胞である内部細胞塊細胞での異所性の減数分裂がこのマウスが呈する胎生致死のフェノタイプに関わっている可能性について検討する。
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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
現在までに、マウスMaxノックアウトES細胞が異所性に減数分裂様の変化を示すという現象を規定している分子メカニズムに関しては、MAXタンパク質をサブユニットの一つとして含むPRC1.6複合体の機能の消失による結果であるということを証明することができた。なお、PRC1.6複合体は、MAXやPCGF6など、計12個のタンパク質により構成される複合体であるが、ES細胞におけるMAX遺伝子ノックアウトが引き起こす効果の大きさは、PCGF6などの他のどのサブユニットをコードする遺伝子のノックアウトが引き起こす効果よりも大きいことがわかった。かつ、その理由は、1つには、MAXがPRC1.6複合体に対してDNA結合能を付与している因子であることが関係しているが、それに加え、MAXがMYC転写因子が機能する上で必須な因子であるため、Max遺伝子のノックアウトは体細胞分裂のための主要因子であるMYCの機能消失を誘導し、そのことが、間接的に減数分裂の効率を高めるからであることを明らかにした。かつ、これらのin vitro実験を行うのと並行して、マウス個体におけるMAXタンパク質の減数分裂における役割を明らかにすべく米国からMaxコンディショナルノックアウトマウスを取り寄せるなど、マウスを用いた解析を行うための準備を整えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
MAXの減数分裂抑制因子としての機能についての作用機序解明のための生化学的な解析はほぼやり終えたので、平成29年度は、マウスを用いたin vivo解析を中心に研究を遂行したいと考えている。既存のMaxコンディショナルノックアウトマウスに加え、既に、そのマウスからMaxノックアウトマウス（ヘテロ）を作製しているので、そのMaxヘテロノックアウトマウス同士の掛け合わせにより4分の1の確率で生ずるホモ欠失胚について、胎生致死のフェノタイプが顕著となる6日胚において異所性に減数分裂が惹起されているか否かについて免疫染色やRNA解析により検討する。また、Stra8ノックアウトマウスとの掛け合わせにより減数分裂が起こらないバックグラウンドを作った場合、Maxノックアウトマウスの着床直後における胎生致死というフェノタイプが緩和されるなどの変化がみられるかを検討する。
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| Causes of Carryover |
ES細胞におけるMax遺伝子の欠失によって生ずる異所性の減数分裂様の変化に関して非典型的PRC1複合体(PRC1.6)の機能の破綻という直接的な原因の他にMycの機能不全も間接的には少なからず関係しているのではないかとう仮説が思いのほか容易に証明することができた。それ故、その分、研究試薬の購入に投入しなくてはならない費用を縮小できたことが、想定していた金額よりも実際の使用額が少なかった主な原因である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度は、Max遺伝子のホモ欠失が、ES細胞と同様に、初期胚のES細胞に相当する細胞である内部細胞塊細胞においても、異所性の減数分裂を引き起こすか否か、そして、その異所性の減数分裂が、実際に起こった場合、それは、Maxノックアウトマウスが呈する発生の極めて初期に起こる胎生致死のフェノタイプに関係しているか否かを明らかにするための研究が中心になるが、平成２８年度の予算おいて繰り越された約23万円の研究費は、それらの解析の為の実験を、より洗練されたものにするため、当初予定していた免疫染色の為に購入する抗体の種類を増やすことに投入したいと考えている。
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Research Products
(7 results)
