• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Understanding of totipotency through characterization of interactions between transposable elements and early embryos

Planned

Project AreaProgram of totipotency: From decoding to designing
Project/Area Number 19H05753
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

塩見 春彦  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (60202107)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥104,780,000 (Direct Cost: ¥80,600,000、Indirect Cost: ¥24,180,000)
Fiscal Year 2022: ¥20,540,000 (Direct Cost: ¥15,800,000、Indirect Cost: ¥4,740,000)
Fiscal Year 2021: ¥20,540,000 (Direct Cost: ¥15,800,000、Indirect Cost: ¥4,740,000)
Fiscal Year 2020: ¥20,540,000 (Direct Cost: ¥15,800,000、Indirect Cost: ¥4,740,000)
Fiscal Year 2019: ¥22,620,000 (Direct Cost: ¥17,400,000、Indirect Cost: ¥5,220,000)
Keywords転移因子 / 初期胚 / 全能性 / 多能性 / エピゲノム
Outline of Research at the Start

本研究の概要は、これまで得られた情報と開発した解析技術をもとに、転移因子(トランスポゾン)が哺乳類の全能性プログラムに寄与する可能性を検証するための研究である。

Outline of Annual Research Achievements

哺乳類ゲノムの半分近くを占める転移因子(トランスポゾン)は、近年の解析から、哺乳類ゲノムの進化を駆動してきたことが明らかになってきている。初期胚においては各種転移因子が一過的に発現上昇し、これは転移因子が有胎盤類の全能性プログラムに寄与する可能性を示唆する。私達は、これまで、生殖細胞や初期胚における転移因子制御機構の解析を行い、転移因子と宿主との相互作用を検証してきた。また、生殖細胞・初期胚の解析を推進していくために不可欠な、少ない細胞数で行うエピゲノム修飾、トランスクリプトーム(mRNA及び小分子RNA)、そして、プロテオーム解析技術開発を進めてきた。本研究では、これまで得られた情報と開発した解析技術をもとに、全能性プログラムを解明するために、初期胚における転移因子関連因子の同定とその機能解析を行う。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

修飾アンチセンスオリゴ(ASO)を用いてMERV-Lの2細胞期胚における一過的高発現を抑制(knockdown/KD)することに成功した。この系を用いて、MERV-L KD胚の発生を観察した結果、胚発生の遅延と異常な細胞分裂、さらにはゲノム不安定性が誘導され、正常な桑実胚や胚盤胞が形成されないことを明らかにした。この成果はMERV-Lの2細胞期胚における一過的高発現が胚発生に必須であることを示す。また、この結果はトランスポゾンの発現が宿主の発生に不可欠であることを明確に示した、おそらく、最初の例である。

ハムスター(golden Syrian hamster)をモデル動物として用い、PIWI遺伝子欠失(KO)ハムスター(PIWIL1及びPIWIL3)の作製し、その表現型解析を進めた。PIWIL1 KOは雌雄どちらも不稔であり、PIWIL3 KOの稔性は、雄は正常、雌は妊娠率及び産仔数の低下を示した。これらの原因を探るためトランスポゾンとpiRNAの配列解析を進めた。現状のドラフトゲノムではギャップ率(17%)が高すぎるため、ハムスターゲノムの再解析を行い、ギャップ率が0.25%の高品質・高精度のゲノム配列を構築できた。このゲノム配列を用いて、ハムスター卵には少なくともサイズの異なる3種類のpiRNA集団が存在すること、さらに、卵の成熟に伴い、これらの発現が変化することを明らかにした。一方、PIWIL1変異体卵では3種類のpiRNA集団の内2種類が消失し、トランスポゾンだけでなく多くの遺伝子が高発現する、また、PIWIL3変異体卵では3種類のpiRNA集団の内1種類が消失するが、トランスポゾンや遺伝子の発現には有意な変化が見られないことがわかった。さらに表現型を説明するエピゲノム解析を行い、PIWIL3変異体卵ではDNAメチル化レベルが低下していることを見出した。

Strategy for Future Research Activity

この2つの研究により得られた成果を基にして、哺乳類初期胚における全能性獲得機構及び全能性から多能性へ遷移する仕組みの解明に寄与する。この2つの研究を並行して進め、必要に応じて順次、新規因子に対する抗体や機能欠失動物の作製を行う。さらに、DNAメチル化等のエピゲノム解析を、野生型と機能欠失変異体を比較することで進めていき、完全未分化状態(つまり、全能性)の維持機構に迫る。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report

Research Products

(22 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 15 results)

  • [Journal Article] Hamster PIWI proteins bind to piRNAs with stage-specific size variations during oocyte maturation2021

    • Author(s)
      Kyoko Ishino, Hidetoshi Hasuwa, Jun Yoshimura, Yuka W Iwasaki, Hidenori Nishihara, Naomi M Seki, Yasubumi Sakakibara, Atsushi Toyoda, Takehiko Itoh, Mikiko C Siomi, Shinichi Morishita, Haruhiko Siomi, et al.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 49 Pages: 2700-2720

    • DOI

      10.1093/nar/gkab059

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Potent mouse monoclonal antibodies that block SARS-CoV-2 infection2021

    • Author(s)
      Guo Youjia、Kawaguchi Atsushi、Takeshita Masaru、Sekiya Takeshi、Hirohama Mikako、Yamashita Akio、Siomi Haruhiko、Murano Kensaku
    • Journal Title

      J Biol Chem.

      Volume: 296 Pages: 100346-100346

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2021.100346

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Piwi suppresses transcription of Brahma-dependent transposons via Maelstrom in ovarian somatic cells2020

    • Author(s)
      Onishi R, Sato K, Murano K, Negishi L, Siomi H, Siomi MC.
    • Journal Title

      Sci. Adv.

      Volume: 6

    • DOI

      10.1126/sciadv.aaz7420

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Crystal structure of Drosophila Piwi2020

    • Author(s)
      Yamaguchi S. Oe A, Nishida KM, Yamashita K, Kajiya A, Hirano S, Matsumoto N, Dohmae N, Ishitani R, Saito K, Siomi H, Nishimasu H, Siomi MC. Nureki O.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1038/s41467-020-14687-1

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nuclear RNA cxport factor variant initiates piRNA-guided co-transcriptional silencing2019

    • Author(s)
      Murano K, Iwasaki YW, Ishizu H, Mashiko A, Shibuya A, kondo S, Adachi S, Suzuki S, Saito K, Natsume T, Siomi MC, Siomi H
    • Journal Title

      EMBO J

      Volume: 印刷中 Issue: 17 Pages: 1-20

    • DOI

      10.15252/embj.2019102870

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Broad Heterochromatic Domains Open in Gonocyte Development Prior to De Novo DNA Methylation2019

    • Author(s)
      Yamanaka Soichiro、Nishihara Hidenori、Toh Hidehiro、Eijy Nagai Luis Augusto、Hashimoto Kosuke、Park Sung-Joon、Shibuya Aoi、Suzuki Ana Maria、Tanaka Yujiro、Nakai Kenta、Carninci Piero、Sasaki Hiroyuki、Siomi Haruhiko
    • Journal Title

      Developmental Cell

      Volume: 51 Pages: 21-34

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2019.07.023

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Essential roles of Windei and nuclear monoubiquitination of Eggless/SETDB1 in transposon silencing2019

    • Author(s)
      Osumi K, Sato K, Murano K, Siomi H, Siomi MC.
    • Journal Title

      EMBO Report

      Volume: 20 Issue: 12

    • DOI

      10.15252/embr.201948296

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 新しいモデル動物としてのハムスター2021

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      日本薬学会第141年会 特別講演
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Golden hamster: New model animal to study the piRNA pathway in mammalian oocytes2020

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      Cold Spring Harbor Laboratory meeting on Regulatory & Non-coding RNAs,
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 日本におけるゲノム合成2020

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      The BBSRC-JST UK-Japan Virtual Workshop in Synthetic Biology
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Golden hamster as a new model to study the piRNA pathway2019

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      Institute of Biochemistry and Cell Biology
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Epigenetic modifications during mouse gonocyte development2019

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      School of Life Science and Technology
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The piRNA pathway in mammals2019

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      NIG Meeting on chromosome
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Piwi-mediated epigenetic modifications in Drosophila2019

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      60th Niigata Biochemistry Meeting
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Mammalian Piw-piRNA pathways2019

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      The 5th Annual Meeting of the Nucleic Acids Therapeutics Society of Japan
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Mammalian Piw-piRNA pathways2019

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      NIBS/National Institutes of Biological Sciences
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] DNA methylation during mouse gonocyte development2019

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      The 11th JARI annual meeting
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Transposable elements and genome evolution2019

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      Nippon IBM Amagi Center
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Piwi-mediated transposon silencing2019

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      RNA frontier meeting
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Small RNA-mediated gene silencing2019

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      Cheminas 40
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Transposon silencing in mammalian gonads2019

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      Institute of Molecular Embryology and Genetics
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Transposon exaptation2019

    • Author(s)
      塩見春彦
    • Organizer
      Institute of Advanced Medical Sciences
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2019-07-04   Modified: 2022-07-01  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi