2022 Fiscal Year Research-status Report
精子核クロマチン高度凝縮に関わるプロタミンは、エピゲノム情報の担い手となるのか？
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20K21360
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
谷本 啓司 筑波大学, 生命環境系, 教授 (90261776)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Keywords | エピゲノム / 精子 / プロタミン / アルギニンメチル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、ゲノムDNAの塩基配列以外の要素が、親(配偶子)から子へと継承される遺伝情報の担い手となることが認識され「transgenerational epigenetic inheritance」の概念が生まれた。本研究の目的は、哺乳動物の精子ゲノムに豊富に含まれるプロタミン・タンパク質の翻訳後修飾が「エピゲノム情報」として機能し得るのかについて、生化学、分子生物学、発生工学的手法を用いて検証することにある。我々は、大腸菌で過剰発現させたマウス・プロタミン（Prm1とPrm2）とアルギニンメチル化酵素のうちの1種を用いた予備的な生化学実験から、Prm2分子がin vitroで強くアルギニンメチル化修飾を受けることを見いだした。次に、哺乳動物細胞内でのメチル化活性を確認するための実験をおこなったが、おそらく技術的な問題と考えられる理由から、明確なメチル化修飾を示す結果が得られなかった。そこで、in vivoのアプローチに切り替え、マウス精子特異的にCre酵素を発現するマウスと、PRMT1遺伝子がloxP配列で挟まれたfloxed-PRMT1 alleleをもつマウスとを交配し、精子で特異的にPRMT1を欠損させ、プロタミンのメチル化修飾の検討を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
PRMT1ノックアウトマウスから精子を採取、精子クロマチンに含まれるプロタミンタンパク質のアルギニンメチル化状態の解析を計画した。PRMT1遺伝子の全身性破壊は致死となる。そこで、精子特異的ノックアウトマウスを得るために、胎児期の始原生殖細胞で発現するTNAP (tissue-nonspecific alkaline phosphatase)遺伝子の制御下にCreが発現するマウスと、PRMT1のfloxedアレルをもつマウスの交配を行うことで、精子でPRMT1が欠損するマウスを作出した。しかしながら、同時期にTNAP-Creマウス用いて実施した他の実験において、Cre-loxP組換え反応の効率が十分ではない可能性が生じたため、他の組織特異的ドライバーマウスの検討を行うために実験の進行が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、精子形成のなるべく早い時期に発現し、PRMT1遺伝子を効率よく欠損できるドライバーマウスを選別する。同時に、精子特異的にゲノム編集を誘導するための実験系（ベクター）の検討を開始する。ノックアウトマウスから残存精子を採取し、ヌクレオプラスミンを処理することで、精子クロマチンからプロタミンタンパク質を遊離させて、回収する。同プロタミンタンパク質のアルギニンメチル化状態を、ウエスタンブロッティング、及び質量分析により解析し、野生型マウス由来プロタミンと比較する。また、ノックアウトマウスを交配し、胚及び産仔が得られるか、DNAメチル化状態や遺伝子発現に変化があるかを解析する。
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| Causes of Carryover |
学内業務（教務・組織評価）に、想定以上に多くの時間を割く必要があり、また、マウスモデル動物の性質が既報の内容とは異なる部分があったため、実験機器の購入など、計画通りに進まなかった。早期に実験材料の検討を終了し、効率のよい実験系（解析機器とモデル動物）の構築を行うために予算を使用する。
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Research Products
(5 results)
