2018 Fiscal Year Research-status Report
Effects of maternal-gene mutations on phenotypes of wild-type progeny
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17K07144
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
古瀬 民生 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 開発研究員 (60392106)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | One carbon metabolism / DOHaD / マウス / 行動解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、栄養輸送や栄養代謝、特にメチル基質の供与に強くかかわるOne Carbon Metabolism(OCM)に関与する遺伝子のノックアウトマウスを母体として用い、これに野生型、もしくは精神疾患関連遺伝子の変異体の受精卵を移植して仔を得て、同様の野生型の母体から作出された仔との間で表現型および遺伝子発現、ゲノムメチル化の比較を行い、精神疾患における母体遺伝子変異によって生ずる胎児期低栄養と仔の異常表現型との関連を明らかにする。我々は、OCMの主要遺伝子の一つであるMat2a遺伝子に着目して研究を進めている。MAT2Aタンパクはメチオニンを代謝してSアデノシルチオニン(SAM)を生成する酵素である。SAMはDNAやヒストンのメチル化の際のメチル基の供与体として知られている。まず我々は、Mat2a遺伝子のヘテロノックアウトマウスを仮親とし、体外受精により得られた野生型C57BL/6由来の受精卵を移植して仔獣を得た。この仔獣においては移動活動量の有意な増大などの行動表現型の変化とともに、脳における遺伝子発現の変化が見受けられた。これらのことから、母体におけるOCM 関連遺伝子の変異は次世代の行動表現型に影響を与えることが明らかになった。さらに、未妊娠のMat2a変異体の血漿中におけるSAMの濃度測定を行ったところ、SAMの濃度の有意な減少を確認した。そこで、同じ血漿サンプルをもちいてHomocysteine (HCYS)、S-adenosyl homocysteine (SAH)、Methionine (Met)などのSAMに関連する物質を定量したところ、それぞれで量的な変化が見受けられた。一方で、Mat2a変異体における上記の物質の量的な変化は、妊娠時において縮小した。また、胎児の脳組織についても上記の物質を測定したところ、一部の物質で量的な変化が見受けられた。
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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
Mat2a遺伝子のヘテロノックアウトマウスを母親にした実験で仔の行動表現型が変化することをすでに確認している。この表現型の変化が、母親のMat2a変異によるSAMの減少、もしくは他のOCM関連物質の影響であることが明らかになった。現在は、妊娠時のどの時期の以上が胎児に最も大きい変化を与えるかを確かめるため、Mat2a変異体を仮親とする体外受精・移植実験を行い、サンプリングを進めている。また、文部科学省新学術領域研究学術研究支援基盤形成先端モデル動物支援プラットフォームの病理形態支援に応募し、採択されたため、脳組織解析を進めている。このため、仔獣の脳のどの領域にどのような変化が起きて表現型異常が起こったか特定できるものと考えられる。よって、おおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
行動表現型に変化の見られた仔獣に関しては、脳のどのような機能変化により表現型異常が起こるのかを特定するため、文部科学省新学術領域研究学術研究支援基盤形成先端モデル動物支援プラットフォームの支援を得て、脳組織の解析を進めている。特に、cFosの免疫組織化学染色などによりどの脳領域の神経細胞の活動が増大しているのかを特定する。さらに、cFosの発現量に変化の見られた領域から組織サンプルを採取し、網羅的遺伝子発現やゲノムDNAのメチル化の差異を検討する。
上記の解析において重要と考えられる遺伝子に関して、再度RT-PCR、バイサルファイトシークエンス法による発現とメチル化の変化についての確認を行い、当該遺伝子の既存のノックアウトマウス、もしくは新たにノックアウトマウスを作出する。既存の変異体の導入は理研バイオリソース研究センターもしくは、Knockout mouse project (KOMP) (https://www.komp.org/)などの国際コンソーシアムより導入するか、現在急速に着目されつつあるCRISPRといったゲノム編集技術を用いて迅速に作出する。また、作出された変異体に関してはまず、理研マウスクリニック(http://www.brc.riken.jp/lab/jmc/mouse_clinic/)において網羅的表現型解析を行い、遺伝子の機能評価を行う。
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| Causes of Carryover |
脳組織解析に使用する試薬購入費等が文部科学省新学術領域研究学術研究支援基盤形成
先端モデル動物支援プラットフォームの援助により削減できたため。
令和元年度は、遺伝子発現解析の試薬購入費、成果の論文発表時の英文校正費、出版料に充当する。
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