2018 Fiscal Year Annual Research Report

Regulation of gene expression program during preimplantation development

Research Project

Project/Area Number	17K19318
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	青木不学東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (20175160)
Project Period (FY)	2017-06-30 – 2019-03-31
Keywords	胚性遺伝子発現 / 初期胚 / 受精卵 / 1細胞期胚
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、受精後の遺伝子発現プログラムの実態、更にはその調節機構を明らかにすることを目的として、次の研究計画を立案した。まず、プログラムを規定する要素として、(1)発生イベント、(2)Zygotic Clock、(3)段階的変化、の3つを想定し、これらを抑制することで遺伝子発現パターンがどのように変化するのかをRNAシーケンスで解析する。次いで、その変化の様相を解析することで、遺伝子発現プログラムの全貌解明へのマイルストーンとする。前年度（平成29年度）において、1細胞期から2細胞期にかけて起こるminor zygotic gene activation（minor ZGA）からmajor ZGAの変化が、上述した(3)段階的な調節によるものであることを明らかにした。本年度（平成30年度）は、(1)発生イベント、特にDNA複製による遺伝子発現調節についての検討を行うことにした。これまでの報告で、特に2細胞期のDNA複製によりクロマチン構造が緩んだものから締まったものへと変化し、それがminor ZGAからmijor ZGAへの変化に関わっているということが示唆されている。そこで、2細胞期のDNA複製に着目して、その遺伝子発現の調節への関与を調べることにした。すなわち、2細胞期胚をDNA合成酵素の阻害剤であるaphidicolinで処理した胚とコントロール胚における遺伝子発現をRNAseqにより網羅的に解析した。その結果、aphidicolin処理により、2細胞期に発現が上昇する数千の遺伝子の発現が抑制され、一方で1細胞期で発現が一過的に上昇し2細胞期で発現が減少する数百の遺伝子の発現が2細胞期でも確認された。以上の結果より、2細胞期のDNA複製がminor ZGAからmijor ZGAへの変化に重要な役割を果たしていることが明らかにされた。