2019 Fiscal Year Annual Research Report
転写解析特化型核移植系を用いたリプログラミング因子の同定
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17H05045
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
宮本 圭 近畿大学, 生物理工学部, 講師 (40740684)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | リプログラミング / 転写 / 核移植 / 初期胚 / クロマチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、DNA複製能や細胞分裂能といった転写と直接的に関与しない機能を停止したマウス核移植胚を作出し、転写リプログラミングの解析に特化した核移植系を確立する。また、転写リプログラミング能だけを有する「転写解析特化型核移植系」を用いて、胚性遺伝子の活性化に関わるマウス初期胚内因子の同定を目指す。
転写活性を有するマウス4細胞期胚（B6D2F1マウス由来）をG2/M期に停止させる条件を発見し、停止4細胞期胚中に、マウス胚性幹細胞（ES細胞）あるいは分化ES細胞を導入した。細胞核の移植後、レシピエント胚の細胞周期に応じて、移植核がリモデリングされた。また、これらリモデリングは移植後24時間以内に誘導され、ヘテロクロマチンやユークロマチン形成に関与するヒストン修飾についても、移植核がレシピエントの胚様にリプログラムされることも発見した。さらに、筋芽細胞であるC2C12細胞（C3Hマウス由来）を移植した場合も、同様に核リモデリングが誘導されることを示した。そこで、C2C12細胞を移植した核移植胚をRNA-seqに供試し、ゲノムワイドでの転写リプログラミングを評価した。RNA-seqの結果、C57BL/6、DBA/2、C3Hの3系統由来の転写物を確認し、移植されたドナー細胞であるC2C12細胞から4細胞期胚特異的遺伝子の発現が認められた。異なる3系統由来の転写物を識別するため、新たなバイオインフォマティック解析手法を提示した。これら新規核移植系のプラットホームを利用して、DNA複製の有無が転写リプログラミングに与える影響を検討したところ、DNA複製は転写リプログラミングに影響を与えないことが判明した。さらに、ドナー細胞からの胚性遺伝子の活性化に関与すると考えられる候補転写因子もバイオインフォマティック解析により同定した。
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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
令和元年度の実験においては、年度初めの計画通り、核移植後のエピジェネティック修飾状態の変化を明らかにした。特にヒストンH3K9me3において、局在に大きな変化が見られることを発見した。さらに、核移植胚が3つの異なるマウス系統の転写物を有することを利用して、バイオインフォマティック解析により3系統のマウス転写物を選別する手法を発展させた。この解析法を用いて、ドナー体細胞から胚性遺伝子が活性化することを明らかにし、さらにドナー体細胞の転写リプログラミングに関与する可能性のある候補転写因子を同定した。そして、ドナー核が核移植後にDNA複製を経た核移植胚と経ない核移植胚を作製し、DNA複製が転写リプログラミングに与える効果を検証したところ、両群間で有意な差は検出されず、本実験系においてDNA複製は転写リプログラミングに必ずしも必要でないことを示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である今年度は、以下に示す2つの方向性で研究を進め、今までに得られた結果をまとめて論文として発表することを計画している。
(1) 転写リプログラミングに関わる転写因子の同定
令和元年度の実験より、ドナー体細胞の活性化に関与する候補転写因子を複数同定した。今年度は同定因子の働きをsiRNAで阻害し、転写リプログラミングにおける役割を検討し、転写リプログラミング誘導に関わる胚内因子の同定を試みる。
(2) 種々の細胞への転写リプログラミング誘導
本実験で示した4細胞期胚への新規核移植法により、ES細胞より分化した細胞やC2C12細胞に転写リプログラミングを誘導可能であることを示してきた。本核移植系の利点の一つは細胞分裂なしに転写誘導可能な点である。そこで、通常の未受精卵への核移植によっては転写誘導が困難である細胞を用いて、本核移植系により転写リプログラミングを試みる。
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[Presentation] 受精卵の発生能を予測するシステムの開発について2019
Author(s)
山本真理, Nicole Cheung, 塚口智将, 小林久人, 神尾明日香, 奥野智美, 神谷拓磨, 越智浩介, 井橋俊也, 辻本佳加理, 坂本裕子, 笠原善斗, 眞銅大暉, 河野友宏, 松本和也, 宮本圭
Organizer
第３回日本胚移植技術研究会大会（和歌山大会）
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[Presentation] 受精卵の発生能を予測するシステムの開発2019
Author(s)
山本 真理, Nicole CHEUNG, 塚口 智将, 小林 久人, 神尾 明日香, 奥野 智美, 神谷 拓磨, 越智 浩介, 井橋 俊也, 辻本 佳加理, 坂本 裕子, 笠原 善斗, 眞銅 大暉, 河野 友宏, 松本 和也, 宮本 圭
Organizer
第112回 日本繁殖生物学会大会
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[Presentation] 核移植における体細胞核の全能性獲得に関与する遺伝子の探索2019
Author(s)
井橋 俊哉, 森 美樹, 今里 佑馬, 日下部 春奈, 梶栗 尚明, 松澤 由佳, 神谷 拓磨, 奥野 智美, 山本 真理, 越智 浩介, 坂本 裕子, 辻本 佳加理, 笠原 善斗, 松橋 珠子, 松本 和也, 宮本 圭
Organizer
第112回 日本繁殖生物学会大会
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[Presentation] 受精卵特異的重合化核アクチンの機能解析2019
Author(s)
奥野智美, Wayne Yang Li, 波多野裕, 鷹巣篤志, 山本真理, 池田善喜, Matthias Plessner, 坂本裕子, 守田昂太郎, 松本和也, 山縣一夫, Robert Grosse, 宮本圭
Organizer
第92回日本生化学会大会
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[Presentation] 光遺伝学ツールを用いた核アクチン重合化の促進と転写リプログラミングにおけるHP1ファミリータンパク質の動態2019
Author(s)
辻本佳加理, 白水宗, 小林智輝, 西満里奈, 辻村翔子, 神谷拓磨, 奥野智美, 山本真理, 越智浩介, 井橋俊哉, 坂本裕子, 笠原喜斗, 松橋珠子, 松本和也, Robert Grosse, 宮本圭
Organizer
第92回日本生化学会大会
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[Presentation] マウス前核期胚における重合化核アクチンの機能解明に向けて2019
Author(s)
奥野智美, Wayne Yang Li, 波多野裕, 鷹巣篤志, 山本真理, 池田善貴, Matthias Plessner, 坂本裕子, 守田昂太郎, 松本和也, 山縣一夫, Robert Grosse, 宮本圭
Organizer
新学術領域研究「全能性プログラム：デコーディングからデザインへ」若手勉強会2019
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[Presentation] 細胞分裂及びDNA複製非依存的新規核移植法による転写リプログラミング2019
Author(s)
神谷拓磨, Christopher A. Penfold, 奥野智美, 山本真理, 越智浩介, 井橋俊哉, 辻本佳加理, 坂本裕子, 松橋珠子, 松本和也, 宮本圭
Organizer
新学術領域研究「全能性プログラム：デコーディングからデザインへ」若手勉強会2019
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[Presentation] 核移植における全能性獲得に関与する遺伝子の機能解析2019
Author(s)
井橋 俊哉, 濱中瑞斗, 加地正弥, 森美樹, 今里佑馬, 日下部春奈, 梶栗尚明, 松澤由佳, 神谷拓磨, 奥野智美, 山本真理, 越智浩介, 坂本裕子, 辻本佳加理, 笠原喜斗, 松橋珠子, 松本和也, 伊川正人, 宮本圭
Organizer
新学術領域研究「全能性プログラム：デコーディングからデザインへ」若手勉強会2019
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[Presentation] マウス初期胚における核内アクチンタンパク質と初期細胞分裂の関係性2019
Author(s)
坂本裕子, 奥野智美, Wayne Yang Li, 眞銅太暉, 鷹巣篤志, 山本真理, 波多野裕, 池田善貴, Matthias Plessner, 守田昂太郎, 松本和也, 山縣一夫, Robert Grosse, 宮本圭
Organizer
新学術領域研究「全能性プログラム：デコーディングからデザインへ」若手勉強会2019
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[Presentation] 光遺伝学ツールを用いた核アクチン重合化の促進と転写リプログラミングにおけるクロマチンタンパク質の動態2019
Author(s)
辻本佳加理, 白水宗, 小林智輝, 西満里奈, 辻村翔子, 守屋朱香, 國富瑞生, 松橋珠子, 松本和也, Robert Grosse, 宮本圭
Organizer
新学術領域研究「全能性プログラム：デコーディングからデザインへ」若手勉強会2019
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[Presentation] マウス受精卵を用いた内在性核内繊維状アクチンの可視化法の検討2019
Author(s)
眞銅 大暉, 坂本 裕子, 奥野 智美, Li Yang, 山本 真理, 神谷 拓磨, 越智 浩介, 井橋 俊哉, 辻本 佳加理, 笠原 喜斗, 松 橋 珠子, 松本 和也, Robert Grosse, 宮本 圭
Organizer
第42回日本分子生物学会年会
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[Presentation] カエル卵母細胞を用いた転写リプログラミング機構の解析2019
Author(s)
辻本 佳加理, 白水 宗, 小林 智輝, 西 満里奈, 辻村 翔子, 神谷 拓磨, 奥野 智美, 山本 真理, 越智 浩介, 井橋 俊哉, 坂本 裕子, 笠原 喜斗, 眞銅 大暉, 松橋 珠子, 松本 和也, Grosse Robert, 宮本 圭
Organizer
第42回日本分子生物学会年会
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[Presentation] 核内アクチンタンパク質の重合化がマウス初期胚の細胞分裂に及ぼす影響2019
Author(s)
坂本 裕子, 奥野 智美, Li Yang, 山本 真理, 神谷 拓磨, 越智 浩介, 井橋 俊哉, 辻本 佳加理, 笠原 喜斗, 眞銅 大暉, 松 橋 珠子, 松本 和也, Robert Grosse, 宮本 圭
Organizer
第42回日本分子生物学会年会
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[Presentation] マウス初期胚発生における受精卵特異的重合化核アクチンの機能解析2019
Author(s)
奥野 智美, Li Wayne Yang, 波多野 裕, 鷹巣 篤志, 山本 真理, 池田 善貴, Matthias Plessner, 坂本 裕子, 守田 昂太郎, 松本 和也, 山縣 一夫, Robert Grosse, 宮本 圭
Organizer
第42回日本分子生物学会年会
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[Presentation] 細胞周期を停止したマウス初期胚による核リモデリング2019
Author(s)
神谷 拓磨, 西浦 伊織, 奥野 智美, 山本 真理, 越智 浩介, 井橋 俊哉, 辻本 佳加理, 坂本 裕子, 笠原 善斗, 眞銅 大暉, 松橋 珠子, 松本 和也, 宮本 圭
Organizer
第42回日本分子生物学会年会
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[Presentation] マウス初期胚発生における受精卵特異的重合化核アクチンの機能解析2019
Author(s)
奥野 智美, Li Wayne Yang, 波多野 裕, 鷹巣 篤志, 山本 真理, 池田 善貴, Plessner Matthias, 坂本 裕子, 守田 昂太, 郎, 松本 和也, 山縣 一夫, Grosse Robert, 宮本 圭
Organizer
第42回日本分子生物学会年会
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[Presentation] 核移植における体細胞核の全能性獲得に関与する遺伝子の機能解析2019
Author(s)
井橋 俊哉, 森 美樹, 今里 佑馬, 日下部 春奈, 梶栗 尚明, 松澤 由佳, 加地 正弥, 濱中 瑞斗, 神谷 拓磨, 奥野 智美, 山 本 真理, 越智 浩介, 坂本 裕子, 辻本 佳加理, 笠原 喜斗, 眞銅 大暉, 松橋 珠子, 伊川 正人, 松本 和也, 宮本 圭
Organizer
第42回日本分子生物学会年会
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[Presentation] 受精卵の全能性を評価する方法の開発に向けて2019
Author(s)
山本 真理, Nicole Cheung, 塚口 智将, 小林 久人, 神尾 明日香, 奥野 智美, 神谷 拓磨, 越智 浩介, 井橋 俊哉, 辻本 佳加理, 坂本 裕子, 笠原 善斗, 眞銅 大暉, 河野 友宏, 松本 和也, 宮本 圭
Organizer
第42回日本分子生物学会年会
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