2021 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 / ヒストンアルギニン / Prmt6 / MUERVL / 細胞分化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年までの研究からH3R2のメチル化修飾を行うPrmt 6は、発生初期には有胎盤類に特異的な内在性のレトロトランスポゾン配列であるMuERVLのLTR領域からキメラ遺伝子として転写され、発生が進んだ胚盤胞期胚ではPrmt6の転写産物のほとんどがこのキメラ転写産物ではなく、通常のPrmt6転写産物であることが明らかとなった。マウス受精卵では4細胞期に、将来胎子になる組織と胎盤になる組織への運命決定がなされることが示唆されている。そこで本研究では、発生初期に発現するPrmt6キメラ転写産物が細胞の運命決定に関わっていると考え、2細胞期の片側割球でそれぞれのｍRNAを過剰発現させ、細胞の運命決定について解析を行った。その結果、キメラ転写産物を過剰発現させた割球は将来胎子になる細胞への寄与が大きいことが明らかになった。このことは、有胎盤類特異的なレトロトランスポゾンとのキメラ転写産物が細胞の分化に重要な機能を持っていることが示された。
受精初期にはヒストンH3はそのバリアントであるH3.3がほとんどを占めている。本研究ではH3.3R26が細胞の分化にどのような機能を持っているか解析を行った。受精直後にH3.3 mRNAをsiRNAによって抑制すると胚盤胞期への発生率が有意に低下するが、発生率の低下をレスキューする目的で、siRNAを導入した受精卵に野生型のH3.3 mRNAあるいは26番目のアルギニン残基をリジン残基に置き換えたmRNA(H3.3R26K)を顕微注入した。その結果、野生型H3.3 mRNA注入区では胚盤胞期までの発生率が回復したのに対し、H3.3R26K mRNA 注入区では半分程度しか発生率が回復しなかった。以上の結果から、H3.3R26のメチル化が胚盤胞期に起こる細胞分化に重要な機能を持つことが示唆された。
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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
昨年度明らかになったPrmt6とレトロトランスポゾンMuERVLとのキメラ転写産物の機能解析が進み、通常のPrmt6とは異なる機能を有することで、細胞の分化に関わっていることが明らかになった。キメラタンパク質が細胞内で機能しているという成果はがん細胞で1例報告されているだけであり、本研究の成果は注目するに値する。また、アミノ酸の置換実験においてヒストンの細胞分化に関わる重要性を示せたことも新規の実験結果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
Prmt6の研究に関してはほぼデータ取りが終わっており、論文を執筆中である。H3R26の解析については、アミノ酸置換がどのように細胞分化に関わる遺伝子発現に影響するかを検討中であり、いくつか標的となる遺伝子を同定しているが、現在その再現性について確認実験を行っている。
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