2021 Fiscal Year Annual Research Report
Comparative imprintome analysis between mammalian species reveals functional diversity of genomic imprinting
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21H02382
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Nara Medical University |
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Principal Investigator |
小林 久人 奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (70632727)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | DNAメチル化 / ゲノム刷り込み / 胎盤 / 種間比較 / エピゲノム / 胚発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ネズミ目間の刷り込み（インプリント）遺伝子の全容を明らかにするため、ラット（BN×WKY/NCrlおよびBN×F344/N交雑）およびマウス（C57BL/6N×JF1交雑）の二系統交雑F1ハイブリット原腸胚より胚盤葉上層（エピブラスト）と胎盤外円錐（胚体外組織の一部）をそれぞれ単離し、父・母由来を区別化した対立遺伝子（アレル）特異的なトランスクリプトーム・DNAメチローム解析を実行した。作製したラット・マウスのインプリントームマップの比較により、ラット特異的インプリント遺伝子を複数の同定した。それらの多くは胚体外組織特異的に父由来アレル特異的な発現を示すことから、進化の過程における刷り込み機構の胎盤での機能的多様性との関わりを彷彿させるものであり、これらの新規インプリント遺伝子の機能的役割と刷り込み成立の原因について、DNAメチローム解析結果と合わせて現在調査中である。また、本研究の成果報告に先立ち、現時点で明らかにされているマウス・ラット・ハムスターなどの齧歯類におけるインプリント遺伝子の解析・報告状況をまとめ、総説論文として発表した（Kobayashi H, Front. Cell. Dev. Biol. 2021）。また共同研究により、ラットES細胞より誘導したエピブラスト様細胞、始原生殖細胞様細胞のトランスクリプトーム解析を実施し、それぞれが生体内のエピブラスト、始原生殖細胞とよく似た発現パターンを示すことを明らかにした（Oikawa M et al., Science 2022）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
齧歯類（マウス、ラット、ハムスターなど）におけるインプリント遺伝子についてまとめた総説論文（Kobayashi H, Front. Cell. Dev. Biol. 2021）や、共同研究でトランスクリプトーム解析を担当した、ラットの試験管内生殖細胞再構築系の確立についての論文（Oikawa M et al., Science 2022）が掲載されるなど、ラットをベースとした種横断的な解析が高く評価されている。また、研究計画通りにラットのインプリントームマップを作成することに成功し、本研究成果をまとめた論文を現在準備中である。このように想定より速いペースで研究業績を挙げており、予想以上の研究成果が上がることが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
すでにCUT&RUN法によるラット卵子のH3K4me3,H3K27me3,H3K36me6のプロファイル化に成功しており、報告しているDNAメチロームのデータと合わせて、マウス・ラット間のエピゲノムの相違点と、新規インプリント遺伝子との関わりについて調査する。ラットのインプリントーム解析についてはデータ解析が終了次第、速やかに論文化を目指す。また、ウサギ、霊長動物（具体的にはアカゲザル・チンパンジー）の胎盤に加え、ウシ・ブタ・オポッサムなどの多様な哺乳動物の胚体外組織を入手出来ており、それらのトランスクリプトームあるいはインプリントーム解析により、幅広い視野で種特異的な刷り込み遺伝子の成立機序について調査する予定である。
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Research Products
(8 results)
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[Journal Article] Functional primordial germ cell-like cells from pluripotent stem cells in rats.2022
Author(s)
Oikawa M, Kobayashi H, Sanbo M, Mizuno N, Iwatsuki K, Takashima T, Yamauchi K, Yoshida F, Yamamoto T, Shinohara T, Nakauchi H, Kurimoto K, Hirabayashi M, Kobayashi T.
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Journal Title
Science
Volume: 376
Pages: 176-179
DOI
Peer Reviewed
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