Molecular basis of the first cell fate determination in mouse embryos.
Publicly Offered Research
| Project Area | Program of totipotency: From decoding to designing |
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| Project/Area Number |
20H05369
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
高岡 勝吉 徳島大学, 先端酵素学研究所, 准教授 (90551044)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 全能性 / マウス胚 / 細胞分化 / 不妊治療 / 着床 / 非対称性 / ライブイメージング / 受精 |
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| Outline of Research at the Start |
哺乳類胚における全能性とは、胎盤を含む全ての体を構成する細胞に分化しうる能力であり、受精直後の受精卵のみが有する。割球を分割して発生させる実験より、マウス4細胞期の受精卵は1つの割球ですでに分子レベルの全能性の不均一性が生じており、すでに全能性の消失が開始していることが報告されている。しかし、4細胞期の不均一な全能性の生物学的意義と不均一性が生み出されるメカニズムは、4細胞期胚の各割球の分化状態を明確に区別するマーカーがなかったため、不明であった。本研究では、マウス胚における最初期の細胞分化、すなわち全能性消失機構の分子メカニズムを解明することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
哺乳類胚における全能性とは、胎盤を含む全ての体を構成する細胞に分化しうる能力であり、受精直後の受精卵のみが有する。割球を分割して発生させる実験より、マウス4細胞期の受精卵は1つの割球ですでに分子レベルの全能性の不均一性が生じており、すでに全能性の消失が開始していることが報告されている。しかし、4細胞期の不均一な全能性の生物学的意義と不均一性が生み出されるメカニズムは、4細胞期胚の各割球の分化状態を明確に区別するマーカーがなかったため、不明であった。本研究では、マウス胚における最初期の細胞分化、すなわち全能性消失機構の分子メカニズムを解明することを目的とした。
8細胞期でのESE陽性細胞の由来を明らかにするために、ESE(Venus)と全割球の細胞膜を蛍光標識したOct3(memTomato) Tg胚を用いて、1細胞期から胚盤胞期まで経時観察した。この結果から、蛍光経時観察の結果から、マウス着床前胚の形態的特徴とESE陽性細胞の位置関係を調べた。
具体的には、細胞分化と関係があると報告されている精子貫入点(Plusa et al., Nature 2004)、細胞分裂面(Plusa et al., Nature 2004) (Yamanaka et al., Dev.Dyn. 2006)や、着床点に対しての遠近軸に注目し、位置相関を調べた。
またESE制御機構を明らかにするために、ESE陽性細胞特異的に発現する遺伝子をRNA-seqを用いて調べる。具体的には、4-8細胞期のESE(Venus)陽性割球を蛍光顕微鏡下で分離し、ESE(Venus)陽性細胞と陰性細胞それぞれをRNA-seqすることで、ESE 陽性細胞特異的に発現している遺伝子を同定する準備を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マウス胚における最初期の細胞分化、すなわち全能性消失機構の分子メカニズムの解明に必要な実験材料が予定通り準備でき、2021年度に解析を行っていく。具体的には、8細胞期でのESE陽性細胞の由来を明らかにするために、ESE(Venus)と全割球の細胞膜を蛍光標識したOct3(memTomato) Tg胚を用いて、1細胞期から胚盤胞期まで経時観察した。この結果から、蛍光経時観察の結果から、マウス着床前胚の形態的特徴とESE陽性細胞の位置関係を調べた。
具体的には、細胞分化と関係があると報告されている精子貫入点(Plusa et al., Nature 2004)、細胞分裂面(Plusa et al., Nature 2004) (Yamanaka et al., Dev.Dyn. 2006)や、着床点に対しての遠近軸に注目し、位置相関を調べた。
またESE制御機構を明らかにするために、ESE陽性細胞特異的に発現する遺伝子をRNA-seqを用いて調べる。具体的には、4-8細胞期のESE(Venus)陽性割球を蛍光顕微鏡下で分離し、ESE(Venus)陽性細胞と陰性細胞それぞれをRNA-seqすることで、ESE 陽性細胞特異的に発現している遺伝子を同定する準備を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
ESEの発現制御機構について、現在得ている50bpのESE最小領域を基にし、さらに詳細なマッピングを行う。さらに、得られたESE特異的に発現する因子の結合配列や、ゲノミックインプリンティング関連因子を有力候補にして、エンハンサー解析を行い、ESEを制御するコア配列を同定する。さらに、ワンハイブリッド法やゲルシフト法を用いて、ESEを直接制御する因子を同定する。このように、全能性消失機構の分子メカニズムの解明に引き続き取り組む。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
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[Journal Article] CFAP53 regulates mammalian cilia-type motility patterns through differential localization and recruitment of axonemal dynein components.2020
Author(s)
Ide T, Twan WK, Lu H, Ikawa Y, Lim LX, Henninger N, Nishimura H, Takaoka K, Narasimhan V, Yan X, Shiratori H, Roy S, Hamada H.
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Journal Title
PLoS Genet.
Volume: 16(12)
Issue: 12
Pages: e1009232-e1009232
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] CFAP45 deficiency causes situs abnormalities and asthenospermia by disrupting an axonemal adenine nucleotide homeostasis module2020
Author(s)
Gerard W. Dougherty, Katsutoshi Mizuno, 他25名, Ide T, Twan WK, 他9名, Aviram M, Kaiser T, Memari Y, Dzeja PP, Dworniczak B, Ueffing M, Roepman R, Bartscherer K, Katsanis N, Davis EE, Amirav I, Hamada H, Omran H.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 11
Issue: 1
Pages: 5520-5520
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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