2021 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of totipotency acquisition mechanism controlled by nuclear size

Publicly Offered Research

Project Area	Program of totipotency: From decoding to designing
Project/Area Number	20H05376
Research Institution	Kobe University
Principal Investigator	京極博久神戸大学, 農学研究科, 助教 (20726038)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2022-03-31
Keywords	核サイズ / 受精卵 / メチル化 / スケーリング / 全能性
Outline of Annual Research Achievements	受精卵は精子から形成される雄性前核と卵子から形成される雌性前核と呼ばれる２つの大きな核を形成します。多くの哺乳類で，雄性前核の方が雌性前核よりも大きく異なったヒストンメチル化修飾状態を持つことが知られている。しかしながら，雌雄前核のサイズの違いを生み出す要因や，その生物学的意味はほとんど分かっていない。そこで，本研究では，受精卵の核サイズの違いが，異なったヒストンメチル化修飾の状態を同一細胞内で適切な状態に保つのに必要ではないかと仮説を立て研究を行った。これまでの研究成果から，雄性前核が核質材料を奪うことで，雌性前核の核サイズを小さく保ち，ヒストンメチル化レベルが必要以上に低下するのを防いでいることが明らかとなりました。次に，受精卵が異なるサイズの２つの核を形成することの生物学的な意味を明らかにするため、卵子の紡錘体近くへ顕微授精することによって、雌雄の前核が融合した1前核胚(1PN胚)を人工的に作り出し，胚盤胞および産仔への発生率を調べた。その結果，1PN胚の胚盤胞および産仔への発生率は通常の2前核胚(2PN胚)に比べて優位に低下していた。また，前核が融合し核サイズが大きくなったことによりヒストンメチル化レベルも優位に低下していた。さらに、余剰な核を形成させることでサイズを小さくした１前核を形成させた胚や阻害剤により１PN胚のメチル化レベルを回復させた1PN胚は発生能が回復することが明らかとなった。これにより、受精卵においてサイズの異なる2前核を形成することにより、細胞内競争を通して雄性前核が雌性前核からヒストンメチル化を下げる分子を奪うことによって、雌性前核が高いヒストンメチル化状態を維持し効率よく全能性を獲得することができるという説を提唱することができる。
Research Progress Status	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。