受精卵のエピジェネティク・リプログラミングへのプロテアソーム分解系の関与機構解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25292189
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 松本 和也 近畿大学, 生物理工学部, 教授 (20298938)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三谷 匡 近畿大学, 先端技術総合研究所, 教授 (10322265) ; 天野 朋子 近畿大学, 生物理工学部, 講師 (60388585)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 発生・分化 / 遺伝子 / 動物

Research Abstract

本研究では、プロテアソーム分解系が関与するマウス受精卵のエピジェネティック・リプログラミングの分子制御機構を明らかにすることを目的としている。本年度は、受精直後のエピジェネティック・リプログラミングにおける母性タンパク質分解系の関与の検証とその時期にプロテアソーム分解系により分解される母性タンパク質群の同定を行った。まず、受精直後からプロテアソーム阻害剤MG132処理した1細胞期胚におけるRNAポリメラーゼIIの局在を検討したところ、無処理区と比較してRNAポリメラーゼIIの核移行時期は変わらなかったものの、RNAポリメラーゼIIのCTDのリン酸化修飾から示される転写伸長ならびに転写終結は遅れていることが明らかになった。さらに、核内RNAポリメラーゼIIのクロマチン結合も、プロテアソーム阻害剤MG132で処理した1細胞期胚では明らかに遅延していることが認められた。これらの結果から、受精直後のクロマチンリモデリングにプロテアソーム分解系が関与していることが認められた。そこで、この時期にプロテアソーム分解系で分解されるタンパク質群を、プロテオーム解析や公的データベースを利用したバイオインフォマティクス解析により検討したところ、ヒストン修飾・クロマチンリモデリング因子・ヒストンシャペロンに機能分類されたタンパク質群を同定することができた。今後、これらのプロテアソーム分解系の標的母性タンパク質として同定された候補タンパク質の発現プロファイルを明らかにするとともに、相互作用するタンパク質群の同定と検証、さらに受精直後のクロマチン構造の変化における機能解析を進める。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題の採択以降、研究は順調に進展した。それに伴って、関連する論文4報・学会発表13報を公表することができている。これまでプロテアソーム分解系が胚性遺伝子の活性化に関わることを明らかにしていたが、その分子機序は未だ不明であった。本研究において、プロテアソーム分解系が受精直後のクロマチンリモデリングに関与することが認められこと、さらにバイオインフォマティクス解析から、受精直後の胚においてプロテアソーム分解系の標的母性タンパク質として、ヒストン修飾・クロマチンリモデリング因子・ヒストンシャペロンに機能分類することができた候補タンパク質を同定した。これらの結果から、本年度の研究進捗において、受精後の母性－胚性移行時期におけるプロテアソーム分解系の重要性を明らかにする上で充分なデータが得られていると判断された。

Strategy for Future Research Activity

当初の研究計画に従って、受精直後の胚においてプロテアソーム分解系の標的母性タンパク質として同定された候補タンパク質の発現プロファイルを明らかにするとともに、相互作用するタンパク質群の同定と検証、さらに受精直後のクロマチン構造の変化における機能解析を進めることで、プロテアソーム分解系が関与するマウス受精卵のエピジェネティック・リプログラミングの分子制御機構解明に向けた知見を獲得する。

Research Products

• [Journal Article] Possible Role of ZPAC, Zygote-specific Proteasome Assembly Chaperone, during Spermatogenesis in the Mouse. (2014)
  • Author(s): Shimizu N, Ueno K, Kurita E, Shin SW, Nishihara T, Amano T, Anzai M, Kishigami S, Kato H, Mitani T, Hosoi Y, Matsumoto K.
  • Journal Title: J Reprod Dev. Volume: 60 Pages: 179-186
  • DOI: 10.1262/jrd.2014-003
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The influence of reduced glutathione in fertilization medium on the fertility of in vitro-matured C57BL/6 mouse oocytes. (2013)
  • Author(s): Ishizuka Y, Nishimura M, Matsumoto K, Miyashita M, Takeo T, Nakagata N, Hosoi Y, Anzai M.
  • Journal Title: Theriogenology. Volume: 80 Pages: 421-426
  • DOI: doi: 10.1016/j.theriogenology.2013.07.002.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamics and regulation of lysine-acetylation during one-cell stage mouse embryos. (2013)
  • Author(s): Matsubara K, Lee AR, Kishigami S, Ito A, Matsumoto K, Chi H, Nishino N, Yoshida M, Hosoi Y.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 434 Pages: 1-7
  • DOI: doi: 10.1016/j.bbrc.2013.03.083.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GSE is a maternal factor involved in active DNA demethylation in zygotes. (2013)
  • Author(s): Hatanaka Y, Shimizu N, Nishikawa S, Tokoro M, Shin SW, Nishihara T, Amano T, Anzai M, Kato H, Mitani T, Hosoi Y, Kishigami S, Matsumoto K.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 8 Pages: e60205.
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0060205.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] マウス2細胞期胚におけるユビキチン・プロテアソーム系の役割 (2013)
  • Author(s): 樋口智香、清水なつみ、畑中勇輝、西原卓志、武本淳史、守田昂太郎、内堀翔、永井宏平、天野朋子、岸上哲士、細井美彦、松本和也
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] マウス初期胚における転写開始機構へのユビキチン・プロテアソーム系の関与 (2013)
  • Author(s): 清水なつみ、畑中勇輝、樋口智香、西原卓志、武本淳史、守田昂太郎、内堀翔、永井宏平、天野朋子、岸上哲士、安齋政幸、細井美彦、松本和也
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] マウス始原生殖細胞で発現するGSEタンパク質の能動的DNA脱メチル化への関与 (2013)
  • Author(s): 守田昂太郎、畑中勇輝、清水なつみ、西原卓志、武本淳史、樋口智香、内堀翔、天野朋子、永井宏平、岸上哲士、加藤博巳、三谷匡、細井美彦、松本和也
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] マウス初期胚のDNA脱メチル化機構における母性GSEタンパク質の役割 (2013)
  • Author(s): 畑中勇輝、清水なつみ、守田昂太郎、樋口智香、岸上哲士、小倉淳朗、松本和也
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] トランスジェニックマウスを用いた卵母細胞特異的発現遺伝子Histone H1ooのプロモーター解析 (2013)
  • Author(s): 内堀翔、清水なつみ、畑中勇輝、西原卓志、武本淳史、樋口智香、守田昂太郎、永井宏平、天野朋子、岸上哲士、細井美彦、松本和也
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 20131203-20131206
• [Presentation] マウス2細胞期胚におけるユビキチン・プロテアソーム系の役割 (2013)
  • Author(s): 樋口智香、清水なつみ、畑中勇輝、西原卓志、武本淳史、守田昂太郎、内堀翔、永井宏平、天野朋子、岸上哲士、細井美彦、松本和也
  • Organizer: 第106回日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学農学部府中キャンパス（東京都府中市）
  • Year and Date: 20130912-20130914
• [Presentation] マウス初期胚における転写開始機構へのユビキチン・プロテアソーム系の関与 (2013)
  • Author(s): 清水なつみ、畑中勇輝、樋口智香、西原卓志、武本淳史、守田昂太郎、内堀翔、永井宏平、天野朋子、岸上哲士、安齋政幸、細井美彦、松本和也
  • Organizer: 第106回日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学農学部府中キャンパス（東京都府中市）
  • Year and Date: 20130912-20130914
• [Presentation] マウス始原生殖細胞におけるGSEタンパク質の発現解析 (2013)
  • Author(s): 守田昂太郎、畑中勇輝、清水なつみ、西原卓志、武本淳史、樋口智香、内堀翔、天野朋子、永井宏平、岸上哲士、加藤博巳、三谷匡、細井美彦、松本和也
  • Organizer: 第106回日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学農学部府中キャンパス（東京都府中市）
  • Year and Date: 20130912-20130914
• [Presentation] トランスジェニックマウスを用いた卵母細胞特異的発現遺伝子Histone H1ooのプロモーター解析 (2013)
  • Author(s): 内堀翔、清水なつみ、畑中勇輝、西原卓志、武本淳史、樋口智香、守田昂太郎、永井宏平、天野朋子、岸上哲士、細井美彦、松本和也
  • Organizer: 第106回日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学農学部府中キャンパス（東京都府中市）
  • Year and Date: 20130912-20130914
• [Presentation] The possible role of ubiquitin-proteasome system in mouse 2-cell embryos. (2013)
  • Author(s): Chika Higuchi, Natsumi Shimizu, Yuki Hatanaka, Takuji Nishihara, Atsushi Takemoto, Kohtaro Morita, Kohei Nagai, Tomoko Amano, Satoshi Kishigami, Yoshihiko Hosoi, Kazuya Matsumoto.
  • Organizer: 第46回日本発生生物学会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ（島根県松江市）
  • Year and Date: 20130528-20130531
• [Presentation] A role of ubiquitin-proteasome system during maternal-to-zygotic transition in early mouse embryos. (2013)
  • Author(s): Natsumi Shimizu, Chika Higuchi, Yuki Hatanaka, Takuji Nishihara, Atsushi Takemoto, Kohtaro Morita, Kohei Nagai, Tomoko Amano, Satoshi Kishigami, Masayuki Anzai, Yoshihiko Hosoi, Kazuya Matsumoto.
  • Organizer: 第46回日本発生生物学会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ（島根県松江市）
  • Year and Date: 20130528-20130531
• [Presentation] GSE is a Maternal Factor Involved in Active DNA Demethylation in Zygotes. (2013)
  • Author(s): Yuki Hatanaka, Natsumi Shimizu, Kohtaro Morita, Takuji Nishihara, Chika Higuchi, Tomoko Amano, Satoshi Kishigami, Tasuku Mitani, Yoshihiko Hosoi, Kazuya Matsumoto.
  • Organizer: 第46回日本発生生物学会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ（島根県松江市）
  • Year and Date: 20130528-20130531
• [Presentation] Expression and Localization of GSE proteins in Primordial Germ Cells. (2013)
  • Author(s): Kohtaro Morita, Yuki Hatanaka, Natsumi Shimizu, Takuji Nishihara, Atsushi Takemoto, Chika Higuchi, Tomoko Amano, Satoshi Kishigami, Hiromi Kato, Tasuku Mitani, Yoshihiko Hosoi, Kazuya Matsumoto.
  • Organizer: 第46回日本発生生物学会
  • Place of Presentation: くにびきメッセ（島根県松江市）
  • Year and Date: 20130528-20130531