Elucidation of the molecular mechanisms governing totipotency in mouse embryos

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06605
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43050:Genome biology-related
• Research Institution: The University of Tokyo (2021-2022); Kindai University (2020)
• Principal Investigator: Tomikawa Junko 東京大学, 生命科学ネットワーク, 特任助教 (80534990)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 全能性 / ゲノム高次構造

Outline of Final Research Achievements

In this study, I used the mouse as a model to examine the role of higher-order nuclear DNA structures found in 2-cell stage embryos in the property of totipotency. 3D DNA-FISH analysis revealed a hub-shaped interaction between chromosome 17 and chromosome 11. On the other hand, while motif analysis suggested the involvement of Cux1 protein in hub formation in 2-cell mouse embryos, Cux1-knockout mice develop up to 9.5 days of gestation. These results indicated that Cux1 is not a factor involved in totipotency itself.

Free Research Field

発生遺伝学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

分化した体細胞の核を人為的に初期化（リプログラミング）する方法としては、体細胞核を除核した卵子に移植する方法、体細胞をES細胞と融合する方法、あるいは特定の転写因子群を体細胞に導入する方法が知られている。しかし、これらのリプログラミング法に比べて自然生殖での全能性獲得の効率は圧倒的に高い。つまり、自然生殖における全能性獲得の分子機構の解明は、正常発生におけるリプログラミング機構の理解だけでなく、体細胞核を効率よくリプログラミングする方法の開発につながり、良質なiPS細胞などを用いた再生医療への応用といった観点からも極めて重要といえる。