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

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25292189
• 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)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 発生・分化 / 遺伝子 / 動物

Outline of Annual Research Achievements

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、プロテアソーム分解系の標的となる母性タンパク質の知見を得るため、プロテアソームサブユニットPSMD14と相互作用する因子の探索を、酵母ツーハイブリッドシステムにより行った。その結果、PSMD14と相互作用する因子を発見することができた。また、UPSの標的となる母性タンパク質同定の追加となる知見を得るため、既報データリスト及び公共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って、卵母細胞において高発現が予想されるユビキチンリガーゼをリストアップした。その結果、同方法により、ユビキチンリガーゼと相互作用する因子を探索できた。
さらに、ZGAの開始制御及び胚発生に関与する、受精直後の時期に分解される母性タンパク質を明らかにするため、受精卵におけるタンパク質の過剰発現実験系の確立を行った。まず、未受精卵及び受精卵においてプロテオーム解析を行った既報（Wang S et al., PNAS, 2010）、及びユビキチン化修飾を受けるタンパク質のデータベース「PhosphoSitePlus」を用いて、受精直後の時期にUPSにより分解される母性候補タンパク質のリストアップを行った。特に、胚性ゲノムの転写制御に関与する因子に着目して解析するため、Gene Ontology解析により、転写に関連するタンパク質を選別し、17個のタンパク質を実験対象とした。現在、これらの母性候補タンパク質をコードする遺伝子を挿入した卵子用の発現ベクターの構築及びmRNAの合成を行っている。

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、本年度は関連する論文1報・学会発表14報を公表した。本研究の進展によって、酵母ツーハイブリッドシステムによって、プロテアソームサブユニットPSMD14と相互作用する因子を発見することができた。さらに、既報データリスト及び公共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って、卵母細胞において高発現が予想されるユビキチンリガーゼをリストアップした結果、ユビキチンリガーゼと相互作用する因子を探索できた。本年度の研究進捗を経て、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関与を明らかにする知見が順調に得られていると判断された。

Strategy for Future Research Activity

当初の研究計画通りに、最終年度は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と相互作用するタンパク質群が受精直後のクロマチン構造の変化で果たす役割について解析を進める。さらに、受精直後から2細胞期の母性－胚性移行時期においてプロテアソーム分解系が関与するエピジェネティック・リプログラミングの分子制御機構の解明に向けた知見獲得を進める。

Research Products

• [Journal Article] Production of somatic cell nuclear transfer embryos using in vitro-grown and in vitro-matured oocytes in rabbits. (2015)
  • Author(s): Sugimoto H, Kida Y, Oh N, Kitada K, Matsumoto K, Saeki K, Taniguchi T, Hosoi Y.
  • Journal Title: Zygote Volume: 23 Pages: 494-500
  • DOI: doi: 10.1017/S0967199414000082.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] The role of Prdx in reducing H2O2 in pronuclei of mouse zygotes (2016)
  • Author(s): Kohtaro Morita, Mikiko Tokoro, Chika Higuchi, Sho Uchibori, Tomomasa Tsukaguchi, Kohei Nagai, Masayuki Anzai, Kazuo Yamagata, Yoshihiko Hosoi, Kei Miyamoto, Kazuya Matsumoto
  • Organizer: International Symposium on the Future of Nuclear Transfer and Nuclear Reprogramming
  • Place of Presentation: Yamanashi University, Yamanashi, Japan
  • Year and Date: 2016-03-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The ubiquitin-proteasome system which modulates the proper regulation of the onset of zygotic genome activation is involved in full term development of mice. (2016)
  • Author(s): Chika Higuchi, Natsumi Shimizu, Kohtaro Morita, Sho Uchibori, Tomomasa Tsukaguchi, Kohei Nagai, Masayuki Anzai, Kazuo Yamagata, Yoshihiko Hosoi, Kei Miyamoto and Kazuya Matsumoto
  • Organizer: International Symposium on the Future of Nuclear Transfer and Nuclear Reprogramming
  • Place of Presentation: Yamanashi University, Yamanashi, Japan
  • Year and Date: 2016-03-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dynamic expression of PRMT5 and histone H3 symmetrically dimethylated at arginine 8 in mouse embryos during the 1-cell stage. (2016)
  • Author(s): Tomomasa Tsukaguchi, Kohtaro Morita, Chika Higuchi, Sho Uchibori, Tasuku Mitani, Yoshihiko Hosoi, Kei Miyamoto, Kazuya Matsumoto.
  • Organizer: International Symposium on the Future of Nuclear Transfer and Nuclear Reprogramming
  • Place of Presentation: Yamanashi University, Yamanashi, Japan
  • Year and Date: 2016-03-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The proper regulation of the onset of zygotic genome activation via ubiquitin-proteasome system is involved in full term development of mice. (2016)
  • Author(s): Chika Higuchi, Natsumi Shimizu, Kohtaro Morita, Sho Uchibori, Tomomasa Tsukaguchi, Kohei Nagai, Masayuki Anzai, Kazuo Yamagata, Yoshihiko Hosoi, Kei Miyamoto, Kazuya Matsumoto
  • Organizer: International Symposium on Epigenome Dynamics and Regulation in Germ Cells
  • Place of Presentation: Clock Tower Centennial Hall, Kyoto University, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2016-02-17 – 2016-02-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dynamic expression of PRMT5 and histone H3 symmetrically dimethylated at arginine 8 in mouse embryos during the 1-cell stage (2016)
  • Author(s): Tomomasa Tsukaguchi, Kohtaro Morita, Chika Higuchi, Sho Uchibori, Tasuku Mitani, Yoshihiko Hosoi, Kei Miyamoto, Kazuya Matsumoto
  • Organizer: International Symposium on Epigenome Dynamics and Regulation in Germ Cells
  • Place of Presentation: Clock Tower Centennial Hall, Kyoto University, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2016-02-17 – 2016-02-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Peroxiredoxins reduce hydrogen peroxide in pronuclei of mouse zygotes. (2016)
  • Author(s): Kohtaro Morita, Mikiko Tokoro, Chika Higuchi, Sho Uchibori, Tomomasa Tsukaguchi, Kohei Nagai, Masayuki Anzai, Kazuo Yamagata, Yoshihiko Hosoi, Kei Miyamoto, Kazuya Matsumoto
  • Organizer: International Symposium on Epigenome Dynamics and Regulation in Germ Cells
  • Place of Presentation: Clock Tower Centennial Hall, Kyoto University, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2016-02-17 – 2016-02-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Peroxiredoxinはマウス受精卵の核内で酸化ストレス軽減に関与している (2015)
  • Author(s): 守田昂太郎、野老美紀子、樋口智香、内堀翔、塚口智将、永井宏平、安齋政幸、山縣一夫、細井美彦、宮本圭、松本和也
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [Presentation] マウス初期胚においてユビキチン・プロテアソーム系は胚性ゲノム活性化の開始を制御し、その後の産仔への発生に関与する (2015)
  • Author(s): 樋口智香、清水なつみ、守田昂太郎、内堀翔、塚口智将、永井宏平、安齋政幸、山縣一夫、細井美彦、宮本圭、松本和也
  • Organizer: 第38回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [Presentation] 還元型コエンザイムQ10はマウス体外老化卵母細胞において酸化的修飾タンパク質量の減少を導き、初期胚発生を改善する (2015)
  • Author(s): 内堀翔、樋口智香、守田昂太郎、塚口智将、安齋政幸、山縣 一夫、細井 美彦、宮本 圭、松本 和也
  • Organizer: 第33回日本受精着床学会学術講演会
  • Place of Presentation: TFTホール（東京都江東区）
  • Year and Date: 2015-11-26 – 2015-11-27
• [Presentation] マウス前核期胚の核内においてPeroxiredoxin（Prdx）が過酸化水素の消去に関与する (2015)
  • Author(s): 守田昂太郎、野老美紀子、樋口智香、内堀翔、塚口智将、永井宏平、安齋政幸、山縣一夫、細井美彦、宮本圭、松本和也
  • Organizer: 第108回日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学木花キャンパス（宮崎県宮崎市）
  • Year and Date: 2015-09-17 – 2015-09-20
• [Presentation] マウス胚におけるプロテアソーム系の一過性の阻害は胚性ゲノム活性化の開始を遅延し、産仔への発生を損なう (2015)
  • Author(s): 樋口智香、清水なつみ、守田昂太郎、内堀翔、塚口智将、永井宏平、安齋政幸、山縣一夫、細井美彦、宮本圭、松本和也
  • Organizer: 第108回日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学木花キャンパス（宮崎県宮崎市）
  • Year and Date: 2015-09-17 – 2015-09-20
• [Presentation] コエンザイムQ10がマウス体外老化卵母細胞の受精とその後の発生に及ぼす影響 (2015)
  • Author(s): 内堀翔、樋口智香、守田昂太郎、塚口智将、安齋政幸、山縣一夫、細井美彦、宮本圭、松本和也
  • Organizer: 第108回日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学木花キャンパス（宮崎県宮崎市）
  • Year and Date: 2015-09-17 – 2015-09-20
• [Presentation] PRMT5及びヒストンH3R8対称性ジメチル化は受精後の胚においてその局在が変化する (2015)
  • Author(s): 塚口智将、守田昂太郎、樋口智香、内堀翔、三谷匡、細井美彦、宮本圭、松本和也
  • Organizer: 第108回日本繁殖生物学会大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学木花キャンパス（宮崎県宮崎市）
  • Year and Date: 2015-09-17 – 2015-09-20
• [Presentation] コエンザイムQ10がマウス体外老化卵母細胞の受精後の発生に及ぼす影響 (2015)
  • Author(s): 内堀翔、西原卓志、樋口智香、守田昂太郎、塚口智将、安齋政幸、細井美彦、松本和也
  • Organizer: 第56回日本卵子学会学術集会
  • Place of Presentation: 栃木県総合文化センター（栃木県宇都宮市）
  • Year and Date: 2015-05-30 – 2015-05-31