2022 Fiscal Year Research-status Report
栄養環境刺激がメダカの精子および次世代初期胚へもたらすエピゲノム変化の解析
| Project/Area Number |
19K16036
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
井上 雄介 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (50814448)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 高脂肪食 / 卵成熟 / 母性因子 / 卵黄 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ゲノム科学の優れたモデル生物であるメダカを用い、親個体に対する高脂肪食投与が生殖細胞および次世代個体にどのような変化をもたらすかを明らかにすることを目指す。
2021年度までに、母親HFD群ではコントロール(Control diet : CD)群と比較して受精率および正常発生率が低下すること、および胞胚において転写・翻訳関連の遺伝子群の発現が低下していることを見出していた。また母体では、脳下垂体における卵胞刺激ホルモン(FSH)の発現上昇や、肝臓における卵黄タンパク質遺伝子の発現低下を見出していた。2022年度はHFD投与により変化する卵黄成分の詳細な解析を進めた。
まず母性RNAのプロファイルがHFD投与により変化するかを知るために、排卵後・授精前の成熟卵を母体より摘出しRNA-seqを行った。すると、HFD群において、代謝や小胞体ストレスに関連する遺伝子群の発現が上昇し、卵黄タンパク質の分解に関わる遺伝子であるカテプシンの発現が低下していることを見出した。続いてHFD投与により変化する卵内の代謝物を同定するために、成熟卵のメタボローム解析を行った。水溶性代謝物を対象とした解析では、尿素サイクル内の代謝物や、グリコーゲンの分解産物であるグルコース1リン酸が低下していることが分かり、胚発生のエネルギー源を供給するために起こる卵黄タンパク質・グリコーゲンの分解が低下している可能性が示唆された。また脂溶性代謝物を対象とした解析では、ビタミンA・E群やDHAなど、発生に重要な化合物がHFD群で低下していることを見出した。以上より、HFD投与により変化する卵内の因子が明らかになり、発生異常を引き起こすメカニズムを理解する上でのプラットフォームが得られた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度はHFD投与により変化する卵内の構成因子の同定を中心に解析を進めた。その結果、母性RNA、代謝産物いずれにおいても大きく変化しており、その中には次世代胚の発生異常に寄与することが想定される因子も存在していた。こうした卵内の構成因子の変化は次世代胚の発生異常の起因となっている可能性が高く、母体の高脂肪食摂取が次世代胚の発生異常を引き起こす機構を解析していくうえで大きな進展となった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
2023年度はこれまでの結果を論文としてまとめ、国際誌に投稿することを目指す。一方、これまでの解析により、HFD投与により変化する卵内の因子は明らかにすることが出来たが、これらが実際に発生異常に寄与しているかは依然不明である。よって、卵内で変化した候補因子の機能解析をマイクロインジェクション等の手法により検証する。具体的には、HFD群の成熟卵で増加または減少していた個々の代謝産物の寄与を調べるため、増加した化合物についてはCD群の受精卵に、減少した化合物についてはHFD群の受精卵にそれぞれインジェクションすることで、発生異常が再現、またはレスキューされるか調べる。特に、小胞体ストレスや炎症等のストレス応答を引き起こすことが知られている脂肪酸や、胚発生に重要なビタミン類に着目する。
|
| Causes of Carryover |
当初は未受精卵のmRNA-seq、卵黄成分のメタボローム解析に加え、HFD投与により変化した卵内因子の機能解析も進める予定であったが、想定以上に時間がかかり、この解析を2023年度に持ち越すことになった。
本費用は上記の解析に必要となる試薬類の購入に充てるほか、これまでの成果をまとめた投稿論文の掲載料に用いる予定である。
|
