2020 Fiscal Year Annual Research Report
Epigenetics from totipotency acquisition to cell differentiation during early embryogenesis
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19H03136
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
南 直治郎 京都大学, 農学研究科, 教授 (30212236)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 初期胚 / エピジェネティクス / ヒストン修飾 / Prmt6 / H3R2 / ERV / 分化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、受精卵の割球におけるヒストン修飾が細胞の運命決定にどのような役割を持っているかを検討した。初期胚の割球の分化を制御すると考えられているヒストン修飾はいくつか候補があるが、本研究ではヒストンH3の2番目のアルギニン残基（H3R2）のメチル化について解析を行った。、H3R2のメチル化修飾に関わる酵素はPrmt6遺伝子である。Prmt6は2細胞期後期に発現が上昇し、レトロトランスポゾンであるERVとキメラ転写産物を形成していることが明らかになった。また、このキメラ転写産物からの翻訳産物であるタンパク質の発現も確認できた。ERVは有胎盤類特異的な遺伝子であることから、初期胚の胎盤への分化がERVの下流にあるPrmt6によって制御されている可能性が示唆された。これを検証するために、Prmt6が修飾するH3R2の非対称なジメチル化（H3R2me2a）の局在を調べた結果、桑実期胚および胚盤胞期胚において、H3R2me2aが将来胎盤となる栄養外胚葉にマーカータンパク質であるCDX2と共局在することが明らかになった。このことは、初期胚の割球の分化が始まる4細胞期にPrmt6の発現量が割球間で差があることを示唆している。また、Prmt6の阻害剤を添加した培地で初期胚を培養すると4細胞期においてH3R2me2aレベルが減少し、胚盤胞期に至る前に発生が停止することが明らかになった。これらのことは、4細胞期にH3R2me2aが強く発現した割球が将来胎盤となる栄養外胚葉に分化することを示している。
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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
今年度は初期胚の割球分化に関わるPrmt6について解析を行い、新たな知見としてPrmt6が有胎盤類に特異的なレトロトランスポゾンであるERVといキメラ転写産物を形成し、その翻訳産物であるキメラタンパク質も生成されていることが明らかになった。初期胚におけるレトロトランスポゾンとのキメラタンパク質の発現についてはこれまでに報告がなく、かつこのキメラタンパク質が初期胚で初めて起こる分化を制御しているヒストンのメチル化修飾に関わっていることを明らかにしたことは非常に画期的なことである。初期胚における割球の分化に関わるH3R2以外のメチル化であるH3R26のメチル化についても解析を行っており、アルギニンをグルタミンに置換したヒストンを過剰発現させた実験において発生に異常をきたすことが示唆されており、初期胚の分化に関わるヒストン修飾の役割が徐々に明らかになっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
有胎盤類特異的なレトロトランスポゾンであるERVとPrmt6のキメラ産物は初期胚に特異的な産物であることから、このキメラ転写産物がどのようなメカニズムによって生成されているかを解析する。またPrmt6の過剰発現や抑制が初期発生にどのような影響を及ぼすかを検討する。また、RNA-seqやChIP-seqを行いPrmt6の下流で制御されている遺伝子やPrmt6と相互作用し割球の分化を制御するメカニズムの詳細について検討する。Prmt6と同様にERVとキメラ産物を形成しているエピジェネティック因子の存在も同定していることから、これらの因子についても同様の解析を行い、初期胚の割球の分化に関与する知見を収集する。また、H3R2以外のヒストンアルギニンH3R26のメチル化解析も進め、割球の分化をさらに詳細に解析する。
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